DE4303335B4 - Ferroelectric liquid crystal mixtures with short ferroelectric pitch - Google Patents

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Abstract

Ferroelektrisches Flüssigkristall-Material umfassend ein chirales Dotierungsmittel und eine Wirts-Verbindung, wobei die ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung eine ferroelektrische Phase und eine chirale nematische Phase bei Temperaturen oberhalb der ferroelektrischen Phase aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe der natürlichen Helix in der nematischen Phase bei Temperaturen von wenigstens etwa 1 °C bis 2°C oberhalb des N*-Übergangspunktes wenigstens etwa 4-mal größer ist als die Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase bei etwa Raumtemperatur und das chirale Dotierungsmittel eine chirale nicht-racemische Verbindung der Formel R-A-Z1-B-O-M ist, in der
A und B unabhängig voneinander aus 1,4-Phenylen, 1,4-Phenylen, in dem ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch Stickstoff-Atome ersetzt sind, oder 1,4-Cyclohexylen sind,
Z1 eine Einfachbindung, ein O-Atom, eine -CO-O- oder eine -O-CO-Gruppe ist,
R eine Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein...
A ferroelectric liquid crystal material comprising a chiral dopant and a host compound, the ferroelectric liquid crystal composition having a ferroelectric phase and a chiral nematic phase at temperatures above the ferroelectric phase, characterized in that the pitch of the natural helix in the nematic phase is Temperatures of at least about 1 ° C to 2 ° C above the N * transition point at least about 4 times greater than the pitch of the natural helix in the ferroelectric phase at about room temperature and the chiral dopant a chiral non-racemic compound of the formula RAZ 1 -BOM is in the
A and B independently of one another are 1,4-phenylene, 1,4-phenylene in which one or two of the ring carbon atoms are replaced by nitrogen atoms, or 1,4-cyclohexylene,
Z 1 is a single bond, an O atom, a -CO-O- or an -O-CO- group,
R is a group of 1 to 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are replaced by a double bond, an O atom, an S atom or an Si (CH 3 ) 2 group ...

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Figure 00000001

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ferroelektrische Flüssigkristalle (FLCs) Chirale nicht-racemische Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zeigen eine Helix mit einer kurzen Ganghöhe in der ferroelektrischen Phase und eine lange Ganghöhe in der chiralen nematischen Phase.The The present invention relates to ferroelectric liquid crystals (FLCs) Chiral non-racemic compositions of the present invention Invention show a helix with a short pitch in the ferroelectric phase and a long pitch in the chiral nematic Phase.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Lagerwall und Clark beschrieben den Effekt eines oberflächenstabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristalls [surface-stabilized ferroelectric liquid-crystal (SSFLC)] und seine Anwendung auf elektrooptische Blenden und Anzeigevorrichtungen (US-Patente 4 367 924 und 4 563 059). In SSFLC-Zellen wird der FLC zwischen transparenten Elektroden in der sogenannten "Bücherregal"-Anordnung ausgerichtet, in der die smektischen Schichten im wesentlichen senkrecht zu den Elektroden verlaufen und die lange Achse der FLC-Moleküle parallel zu den Elektroden verläuft. In dieser Konfiguration wird die in der ferroelektrischen Phase typischerweise gebildete natürliche Helix durch Oberflächen-Wechselwirkungen in der Zelle unterdrückt. Die Unterdrückung der Helix resultiert in einer bistabilen Zelle, bei der die optische Achse der Zelle durch Änderung des Vorzeichens der angelegten Treiber-Spannung in der Ebene der Elektroden um 2Θ gedreht werden kann, worin Θ der Neigungswinkel ist. Der Neigungswinkel ist eine dem FLC innewohnende Eigenschaft. Um die Helix zu unterdrücken, muß die Zelldicke (d) der Größe der Ganghöhe vergleichbar oder kleiner als letztere sein. So sollte für Anwendungen im Sichtbaren; wo Zelldicken von 0,5 bis 6 μm am nützlichsten sind (wenn man eine Doppelbrechung von 0,15 bis 0,3 annimmt), die Ganghöhe der natürlichen Helix des SSFLC in dem FLC länger als 0,5 bis 10 μm sein.Lagerwall and Clark described the effect of a surface-stabilized ferroelectric Liquid crystal [surface-stabilized ferroelectric liquid-crystal (SSFLC)] and its application to electro-optical Shutter and Display Devices (U.S. Patents 4,367,924 and 4,563 059). In SSFLC cells, the FLC becomes between transparent electrodes aligned in the so-called "bookshelf" arrangement, in which the smectic Layers are substantially perpendicular to the electrodes and the long axis of the FLC molecules parallel to the electrodes runs. In this configuration, the one in the ferroelectric phase typically formed natural Helix through surface interactions suppressed in the cell. The oppression the helix results in a bistable cell in which the optical Axis of the cell by changing the Sign of the applied driver voltage in the plane of the electrodes rotated by 2Θ can be, in which Θ the Tilt angle is. The angle of inclination is inherent in the FLC Property. To suppress the helix, the cell thickness (d) must be comparable to the size of the pitch or smaller than the latter. So should for applications in the visible; where cell thicknesses of 0.5 to 6 microns most useful are (assuming a birefringence of 0.15 to 0.3), the pitch the natural one Helix of the SSFLC in the FLC longer than 0.5 to 10 μm be.

Elektrooptische Effekte in FLC-Zellen, in denen die Helix in der smektischen C*-Phase nicht durch Oberflächen-Stabilisierung unterdrückt wird, sind ebenfalls beschrieben worden. Der ferroelektrische Effekt einer verzerrten Helix [Distorted Helix Ferroelectric (DHF) effect], der beispielsweise bei Ostovski et al., Advances in Liquid Crystal Research and Applications, Oxford/Budapest (1980), Seite 469, und bei Funfschilling und Schadt (1989), J. Appl. Phys. 66 (8): 3877-3882, beschrieben ist, wird bei FLCs beobachtet, die zwischen Elektroden-Platten ausgerichtet sind, bei denen die Ganghöhe der natürlichen Helix in der smektischen C*-Phase (oder einer anderen chiralen geneigten smektischen ferroelektrischen Phase) genügend kurz ist, d.h. kürzer als die Dicke (d) der FLC-Zelle, so daß die Helix nicht unterdrückt wird. DHFLC-elektrooptische Geräte haben einen zwischen Elektroden-Platten ausgerichteten FLC. Am typischsten ist der FLC planar ausgerichtet und liegt in der "Bücherregal"-Geometrie vor. Eine Treiberspannung wird an die Elektroden angelegt, um ein elektrisches Feld quer zur FLC-Schicht zu erzeugen. Anders als bei oberflächenstabilisierten FLC-Geräten liegt die natürliche Helix der ausgerichteten chiralen smektischen Phase in dem ausgerichteten FLC-Material in dem DHF-Effekt-Gerät vor. Die Helix bildet sich parallel zu den Platten und senkrecht zu den smektischen Schichten aus, wie in 1 erläutert wird. Die Größe der Ganghöhe der Helix ist der Abstand längs der Achse der Helix für eine volle Umdrehung der Helix, und das Vorzeichen der Ganghöhe (+ oder -) bezeichnet die Richtung der Verdrillung der Helix. Der Begriff "kurze" Ganghöhe, die ein positiver oder negativer Wert sein kann, wird mit kürzeren axialen Strecken für eine volle Umdrehung der Helix in Verbindung gebracht. Der Begriff "Ganghöhe", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Größe (des Betrags) der Ganghöhe; die Begriffe "Vorzeichen der Ganghöhe" oder "Verdrillung" beziehen sich auf die Richtung der Verdrillung.Electro-optic effects in FLC cells in which the helix in the smectic C * phase is not suppressed by surface stabilization have also been described. The ferroelectric effect of a distorted helix [Distorted Helix Ferroelectric (DHF) effect] described, for example, in Ostovski et al., Advances in Liquid Crystal Research and Applications, Oxford / Budapest (1980), page 469, and Funfschilling and Schadt (1989). , J. Appl. Phys. 66 (8): 3877-3882 is observed in FLCs aligned between electrode plates where the pitch of the natural helix in the smectic C * phase (or another chiral tilted smectic ferroelectric phase) is sufficient is short, ie shorter than the thickness (d) of the FLC cell, so that the helix is not suppressed. DHFLC electro-optical devices have an FLC aligned between electrode plates. Most typically, the FLC is planar aligned and is in the "bookshelf" geometry. A driving voltage is applied to the electrodes to create an electric field across the FLC layer. Unlike surface-stabilized FLC devices, the natural helix of the aligned chiral smectic phase is present in the targeted FLC material in the DHF effect device. The helix forms parallel to the plates and perpendicular to the smectic layers, as in 1 is explained. The size of the pitch of the helix is the distance along the axis of the helix for a full turn of the helix, and the sign of the pitch (+ or -) indicates the direction of twist of the helix. The term "short" pitch, which may be a positive or negative value, is associated with shorter axial distances for a full turn of the helix. The term "pitch" as used herein refers to the magnitude of the pitch; the terms "sign of the pitch" or "twist" refer to the direction of the twist.

SSFLC- und DHF-Zellen können in der Betriebsart der Reflexion betrieben werden, bei der eine der Elektroden-Platten reflektierend ist (siehe beispielsweise US-Patent 4 799 776).SSFLC and DHF cells can be operated in the mode of reflection, in which a the electrode plates is reflective (see, for example, US Pat. No. 4,799,776).

Wenn die Größe der C*-He1ix-Ganghöhe der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes vergleichbar ist, erscheint ein gestreiftes Muster in dem Gerät, und im Effekt wird ein Beugungsgitter gebildet. Wenn die Größe der Ganghöhe kleiner als die Wellenlänge des Lichtes ist (und vorzugsweise kleiner als ½ λ des Lichtes), wird die Lichtbeugung minimiert, und der scheinbare Brechungsindex des FLC ist der Mittelwert über viele Direktor-Orientierungen der Helix, wie in 1 gezeigt ist. Im feldfreien Zustand mit einem angelegten elektrischen Feld Null und ohne Oberflächenstabilisierung befindet sich die C*-Helix in ihrem natürlichen Zustand. Der molekulare Direktor n ^ bildet einen Winkel, Θ, mit der Normalen der Schicht. Im feldfreien Zustand (E = 0) tritt infolge des Vorhandenseins der Helix Mittelwert-Bildung ein, und die scheinbare optische Achse des DHFLC fällt mit der Helix-Achse zusammen, wie in 1 dargestellt ist.When the magnitude of the C * He1ix pitch is comparable to the wavelength of visible light, a striped pattern appears in the apparatus, and in effect, a diffraction grating is formed. If the size of the pitch is less than the wavelength of the light (and preferably less than ½ λ of the light), the light diffraction is minimized and the apparent refractive index of the FLC is the average over many helix director orientations, as in FIG 1 is shown. In the field-free state with an applied zero electric field and without surface stabilization, the C * helix is in its natural state. The molecular director n ^ forms an angle, Θ, with the normal of the layer. In the field-free state (E = 0), averaging occurs due to the presence of the helix, and the apparent optical axis of the DHFLC coincides with the helical axis, as in FIG 1 is shown.

Wenn die über der FLC-Schicht angelegte Spannung oberhalb eines bestimmten kritischen Wertes Ec liegt, wird die Helix vollständig entwunden und bildet zwei deutliche optische Zustände wie in einem SSFLC-Gerät. Die Einwirkung einer Spannung unterhalb von Ec verformt die Helix und erzeugt eine effektive Drehung der optischen Achse des DHFLC. Die Orientierung der optischen Achse der DHFLC-Schicht kann in kontinuerlicher Weise proportional zu dem angelegten elektrischen Feld unter Veränderung der optischen Anisotropie des FLC verändert werden. DHF-Zellen entfalten eine Rotation ihrer optischen Achse, die von der Größe des angelegten elektrischen Feldes abhängt, und zeigen ebenfalls eine Änderung der scheinbaren Doppelbrechung (Δn) als Funktion der Größe des angelegten elektrischen Feldes.When the voltage applied across the FLC layer is above a certain critical value E c , the helix is completely de-aired and forms two distinct optical states, as in a SS FLC device. The application of a voltage below E c deforms the helix and produces an effective rotation of the optical axis of the DHFLC. The orientation of the optical axis of the DHFLC layer may be varied in a contingent manner in proportion to the applied electric field to change the optical anisotropy of the FLC. DHF cells exhibit a rotation of their optical axis, which depends on the magnitude of the applied electric field, and also show a change in apparent birefringence (Δn) as a function of the magnitude of the applied electric field.

Der maximale, durch ein Feld induzierte Winkel der Rotation der optischen Achse des DHFLC ist Θ, der Neigungswinkel des Materials. Eine maximale, durch ein Feld induzierte Rotation der optischen Achse von 20 kann durch Anlegen einer +/- -Spannungsstufe, +/- Emax, erhaltenwerden, worin E max die benötigte minimale Spannung ist, um eine Rotation von Θ zu erreichen, und der Betrag von Emax kleiner als Ec ist.The maximum field-induced angle of rotation of the optical axis of the DHFLC is Θ, the angle of inclination of the material. A maximum field induced optical axis rotation of 20 can be obtained by applying a +/- voltage step, +/- E max , where E max is the minimum required voltage to achieve a rotation of Θ, and Amount of E max is less than E c .

DHF-Effekt-Zellen zeigen infolge der oben angegebenen Mittelwert-Bildung typischerweise einen signifikant niedrigeren scheinbaren Brechungsindex als SSFLC-Zellen. So sind für eine gewünschte optische Verzögerung DHF-Zellen typischerweise dicker als vergleichsweise SSFLC-Zellen. Die Doppelbrechung für DHFLC-Zellen liegt typischerweise im Bereich von etwa 0,06 bis 0,13, etwa derjenigen von SSFLC-Zellen. Als Folge davon sind DHFLC-Wellenplatten typischerweise dicker als vergleichbare SSFLC-Wellenplatten. Materialien mit hoher Doppelbrechung sind bei DHF-Anwendungen von Nutzen, um die Zelldicken zu minimieren.DHF-effect cells typically show due to the above-noted average formation a significantly lower apparent refractive index than SSFLC cells. So are for a desired one optical delay DHF cells typically thicker than comparatively SSFLC cells. Birefringence for DHFLC cells typically ranges from about 0.06 to about 0.13, about that of SSFLC cells. As a result, DHFLC waveplates are typically thicker as comparable SSFLC wave plates. Materials with high birefringence are useful in DHF applications to minimize cell thickness.

Ec ist der spontanen Polarisation des FLC und der Ganghöhe der ferroelektrische Phase gemäß der Beziehung

Figure 00050001
umgekehrt proportional.E c is the spontaneous polarization of the FLC and the pitch of the ferroelectric phase according to the relationship
Figure 00050001
inversely proportional.

Somit gilt: Je höher die spontane Polarisation ist und je länger die Ganghöhe ist, desto niedriger ist die zur Steuerung des Effekts erforderliche Spannung. Die Ansprechzeit (τ) für die DHFLC-Zelle ist definiert als

Figure 00050002
worin γ die Orientierungs-Viskosität ist und Θ der Neigungswinkel ist. Die Erhöhung von Ps erniedrigt die Schwellenspannung, erhöht jedoch nicht die Geschwindigkeit, während eine Verkürzung der Ganghöhe sowohl die Geschwindigkeit als auch Ec erhöht. Dadurch, daß sowohl Ps erhöht wird als auch p erniedrigt wird, kann die Antwortgeschwindigkeit signifikant gesteigert werden, während eine niedrige Schwellenspannung erhalten bleibt. Auch eine Erniedrigung der Viskosität verbessert die Ansprechzeit.Thus, the higher the spontaneous polarization and the longer the pitch, the lower the voltage required to control the effect. The response time (τ) for the DHFLC cell is defined as
Figure 00050002
where γ is the orientation viscosity and Θ is the tilt angle. The increase in P s lowers the threshold voltage, but does not increase the speed, while shortening the pitch increases both the speed and E c . By both increasing and decreasing P s , the response speed can be significantly increased while maintaining a low threshold voltage. Also lowering the viscosity improves the response time.

Die EP-Anmeldung 309 774 betrifft DHFLC-Anzeige-Zellen mit chiralen smektischen FLCs, deren Helix-Struktur durch ein elektrisches Feld verändert werden kann, um ihre optische Anisotropie zu verändern. Die Anmeldung betrifft DHF-Zellen, bei denen das Verhältnis der Zelldicke zu der Ganghöhe der Helix (d/p) des FLC mehr als 5. und vorzugsweise mehr als 10 beträgt, bei denen zwischen 22,5 °C und 50 °C liegt und bei denen offensichtlich erzwungen wird, daß ein sogenannter Phasenfaktor

Figure 00060001
größer als 0,1 und vorzugsweise größer als 0,45 ist. Diese Forderung erlegt den Zelldicken Grenzen auf, die Anwendungen der DHFLC-Geräte einschränken können. Die Anmeldung betrifft FLC-Gemische aus 5-Alkyl-2-(p-alkoxyphenyl)pyrimidinen und einem chiralen nicht-racemischen Terphenyldiester (siehe auch die EP-Anmeldung 339 414).EP Application 309,774 relates to DHFLC display cells with chiral smectic FLCs whose helical structure can be altered by an electric field to alter their optical anisotropy. The application relates to DHF cells in which the ratio of the cell thickness to the pitch of the helix (d / p) of the FLC is more than 5 and preferably more than 10, which is between 22.5 ° C and 50 ° C, and where it is obviously enforced that a so-called phase factor
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greater than 0.1 and preferably greater than 0.45. This requirement places limits on cell thicknesses that may limit applications of DHFLC devices. The application relates to FLC mixtures of 5-alkyl-2- (p-alkoxyphenyl) pyrimidines and a chiral non-racemic terphenyl diester (see also EP Application 339 414).

Die EP-Anmeldung 405 346 betrifft bistabile FLC-Zellen mit ausgerichteten FLCs mit einem achiralen smektischen C-Wirtsmaterial-Gemisch und einem Dotierungsmittel, das eine Ganghöhe kleiner als 1 μm induziert. Es wird berichtet, daß die Gemische eine spontane Polarisation größer als 10 nC/cm2 und einen Wert Θ größer als 10° aufweisen. Nach erfolgreicher Bildung in einem elektrischen Feld zeigt die Zelle dunkle parallele Linien bei der Spannung Null zwischen gekreuzten Polarisatoren, was ein Anzeichen für eine nicht-homogene Struktur ist.EP Application 405 346 relates to bistable FLC cells having aligned FLCs with an achiral smectic C-host material mixture and a dopant that induces a pitch less than 1 μm. It is reported that the mixtures have a spontaneous polarization greater than 10 nC / cm 2 and a value Θ greater than 10 °. Upon successful formation in an electric field, the cell shows dark parallel lines at zero voltage between crossed polarizers, indicating a non-homogeneous Structure is.

Die EP-Anmeldung 404 081 betrifft FLC-Elemente mit hoher Polarisation und kurzer Ganghöhe. Diese Anmeldung betrifft die Verwendung von Materialien mit kurzer C*-Ganghöhe, worin p wenigstens kleiner als ½ d. ist, in SSFLC-Zellen, um die optische Hysterese auszuschalten, die in Zellen mit einer hohen spontanen Polarisation beobachtet wird. Berichtet wird über Gemische mit einer C*-Ganghöhe im Bereich von 0,25 μm bis 0,63 μm, jedoch betrug von diesen die kürzeste Ganghöhe bei Raumtemperatur etwa 0,39 μm. Es wurde berichtet, daß die FLC-Gemische mit kurzer C*-Ganghöhe N*-Ganghöhen haben, die wenigstens größer als 8 μm sind.EP application 404 081 relates to high polarization and short pitch FLC elements. This application relates to the use of short C * pitch materials wherein p is at least less than ½ d. in SSFLC cells, to eliminate the optical hysteresis observed in cells with high spontaneous polarization. Mixtures with a C * pitch in the range of 0.25 μm to 0.63 μm are reported, but the shortest pitch at room temperature was about 0.39 μm. It has been reported that the short C * pitch FLC blends have N * pitches that are at least greater than 8 μm.

Funfschilling und Schadt (1989), J. Appl. Phys. 66 (8): 3877-3882, berichten über schnell ansprechende, für den Multiplex-Betrieb geeignete DHFLC-Anzeigen. Die Autoren teilen mit, daß DHF-Zellen FLCs mit sowohl einer sehr kurzen Ganghöhe, die viel kleiner ist als die Zelldicke, als auch schwachen Oberflächen-Wechselwirkungen in der Zelle erfordern. Es wird mitgeteilt, daß mehrere Verfahren der Herstellung die Neigung der Helix zur Entwindung vermindern: Die Einwirkung einer Scherung, die Benutzung verschiedener Richtungen des Reibens auf der oberen und der unteren Platte der Zelle und Oberflächen-Behandlungen, die zu Zick-Zack-Defekten in den SSFLCs führen. Diese Behandlungen üben jedoch eine nachteilige Wirkung auf den optischen Kontrast der Zelle aus. Sie berichten über DHF-Zellen, die durch Reiben der Ausrichtungsschichten in einer Richtung (unidirektionales Reiben) hergestellt wurden, mit einem Kontrast-Verhältnis (EIN/AUS) von 12 : 1 und über DHF-Zellen gescherter Zellen von 40 : 1. Dementsprechend wird die Herstellung kontraststarker elektrooptischer DHFLC-Geräte problematisch.Funfschilling and Schadt (1989) J. Appl. Phys. 66 (8): 3877-3882, report quickly appealing, for the multiplex operation suitable DHFLC displays. The authors share with that DHF cells FLCs with both a very short pitch, which is much smaller than the cell thickness, as well as weak surface interactions in the Cell require. It is communicated that several methods of manufacture reduce the tendency of the helix to unwind: the action a shear, the use of different directions of rubbing on the upper and the lower plate of the cell and surface treatments, which lead to zig zag defects in the SSFLCs. However, these treatments are practicing an adverse effect on the optical contrast of the cell. They report about DHF cells produced by rubbing the alignment layers in one Direction (unidirectional rubbing) were made with a Contrast Ratio (ON / OFF) from 12: 1 and over 40: 1 sheared cells of DHF cells Production of high-contrast electro-optical DHFLC devices problematic.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, FLC-Zusammensetzungen mit Flüssigkristallphasen-Eigenschaften, kurzer Ganghöhe der ferroelektrischen Phase, einer langen N*-Ganghöhe und einer hohen spontanen Polarisation verfügbar zu machen, die in elektrooptischen FLC-Geräten brauchbar sind, die eine kurze ferroelektrische Ganghöhe benötigen, und die von besonderem Nutzen in elektrooptischen FLC-Geräten sind, die die Anwesenheit einer Helix-Direktor-Struktur in dem FLC benötigen.It is an object of the present invention to provide FLC compositions having liquid crystal phase properties, short ferroelectric phase pitch, long N * pitch, and high spontaneous polarization useful in electro-optical FLC devices that have a short ferroelectric phase And which are of particular use in electro-optical FLC devices that require the presence of a helical director structure in the FLC.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wurde durch das ferroelektrische Flüssigkristall-Material gemäß den Patentansprüchen 1 bis 22 gelöst.The The problem underlying the invention was achieved by the ferroelectric Liquid crystal material according to claims 1 to 22 solved.

Zur Erreichung dieser Ziele macht die vorliegende Erfindung kontraststarke elektrooptische Geräte verfügbar, die nicht-oberflächenstabilisierte FLC-Zellen enthalten, die eine Struktur eines helixartigen Direktors (n ^) behalten und eine Änderung der optischen Anisotropie als Funktion der Größe des angelegten elektrischen Feldes oder der Treiberspannung zeigen. Insbesondere macht die vorliegende Erfindung kontraststarke DHF-Effekt-Zellen verfügbar. Die FLC-Zellen umfassen chirale ferroelektrische Flüssigkristalle, die eine ferroelektrische Phase, beispielsweise eine smektische C*-Phase, und eine chirale nematische (N*-) Phase bei Temperaturen oberhalb der ferroelektrischen Phase aufweisen. Die FLC-Zellen umfassen Elektroden enthaltende Platten mit gleichmäßigem Abstand voneinander, zwischen denen der FLC ausgerichtet ist. Wenigstens eine der Elektroden-Platten ist transparent oder semitransparent. Eine der Elektroden-Platten kann reflektierend sein, wodurch eine DHF-Zelle gebildet wird, die in der Betriebsart der Reflexion arbeitet. Die Zelle wird mit einem Mittel zum Erfassen der durch das Anlegen des elektrischen Feldes ausgelösten Veränderung der optischen Anisotropie in dem FLC ausgestattet; beispielsweise können bei einer in der Betriebsart der Transmission arbeitenden Zelle ein Polarisator am Eingang und ein Analysator für die Polarisation auf den beiden Seiten der Elektrodenplatten angebracht werden.To achieve these objects, the present invention provides high-contrast electro-optical devices containing non-surface-stabilized FLC cells that retain a helical director structure (n ^) and a change in optical anisotropy as a function of the magnitude of the applied electric field or drive voltage demonstrate. In particular, the present invention provides high-contrast DHF-effect cells. The FLC cells comprise chiral ferroelectric liquid crystals having a ferroelectric phase, for example a smectic C * phase, and a chiral nematic (N * -) phase at temperatures above the ferroelectric phase. The FLC cells comprise evenly spaced plates containing electrodes between which the FLC is aligned. At least one of the electrode plates is transparent or semitransparent. One of the electrode plates may be reflective, forming a DHF cell operating in the reflection mode. The cell is provided with means for detecting the change in optical anisotropy induced by the application of the electric field in the FLC; For example, in a cell operating in the transmission mode, a polarizer at the input and a polarization analyzer may be placed on both sides of the electrode plates.

Ein Mittel zum Ausrichten des FLC kann innerhalb der Zelle im Kontakt mit dem FLC bereitgestellt werden, beispielsweise auf den inneren Oberflächen der Elektrodenplatten. Das Mittel zum Ausrichten kann eine Ausrichtungsschicht sein, die vor dem Einführen des FLC zwischen die Platten dem unidirektionalen, parallelen oder antiparallelen, Reiben oder Bürsten unterzogen wird. Beispielsweise können Nylon-, Polyimid- oder Polyamid-Schichten auf den Platten abgeschieden oder auf die Platten geschleudert werden. Das schräge Abscheiden von SiO-Zellen ist ein alternatives Mittel zum Ausrichten. Ausrichtungsschichten aus geriebenem Nylon werden für die Herstellung kontraststarker DHFLC-Zellen bevorzugt.One Means for aligning the FLC may be in contact within the cell provided with the FLC, for example, on the inner surfaces the electrode plates. The means for aligning may be an alignment layer be that before inserting of the FLC between the plates the unidirectional, parallel or antiparallel, rubbing or brushing is subjected. For example, nylon, polyimide or polyamide layers deposited on the plates or spun on the plates. That's weird Depositing SiO cells is an alternative means of alignment. Alignment layers of grated nylon are used for manufacturing high contrast DHFLC cells.

Die FLC-Schichten der Geräte werden vorzugsweise planar und am meisten bevorzugt in der "Bücherregal-"-Geometrie ausgerichtet. In den FLC-Vorrichtungen ist die Ganghöhe der natürlichen Helix des FLC in der ferroelektrischen Phase soweit hinreichend kürzer als die Dicke der ferroelektrischen Flüssigkristall-Schicht, d.h. die Dicke (d) der FLC-Zelle, daß die ferroelektrische Flüssigkristallschicht in dem Gerät eine Helix-Direktor-Struktur zeigt und somit nicht oberflächenstabilisiert ist. In der N*-Phase der FLCs ist zur Erleichterung der Ausrichtung des FLC in dem Gerät die Ganghöhe der natürlichen Helix hinreichend größer als die Zelldicke, so daß das Gerät einen starken optischen Kontrast von wenigstens etwa 40 : 1, und mehr bevorzugt von 100 : 1 oder mehr, anzeigt. Zur weiteren Erleichterung einer guten Ausrichtung ist es wünschenswert, daß der FLC auch eine orthogonale smektische Phase als Zwischenstufe in bezug auf die Temperatur zwischen der ferroelektrischen Phase und der N*-Phase hat. Zu den orthogonalen smektischen Phasen gehören, neben anderen, die smektische A-Phase und die smektische B-Phase. Die Anwesenheit der smektischen A-Phase wird bevorzugt.The FLC layers of the devices are preferably aligned planar and most preferably in the "bookshelf" geometry. In the FLC devices, the pitch of the natural helix of the FLC in the ferroelectric phase is sufficiently shorter than the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer, ie, the thickness (d) of the FLC cell, that the ferroelectric liquid crystal layer in the device Helical director structure and thus is not surface stabilized. In the N * phase of the FLCs, to facilitate alignment of the FLC in the device, the pitch of the natural helix is sufficiently greater than the cell thickness so that the device has a high optical contrast of at least about 40: 1, and more preferably 100: 1 or more. In order to further facilitate good alignment, it is desirable that the FLC also has an orthogonal smectic phase as an intermediate with respect to the temperature between the ferroelectric phase and the N * phase. The orthogonal smectic phases include, among others, the smectic A phase and the smectic B phase. The presence of the smectic A phase is preferred.

Kontraststarke elektrooptische Geräte umfassen vorzugsweise FLC-Materialien, worin die Größe der Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase kleiner als etwa 1/5 d (der Dicke der FLC-Zelle) ist und die Größe der Ganghöhe der natürlichen Helix in der N*-Phase wenigstens etwa gleich d ist. Es ist jedoch mehr erwünscht, daß die Größe der Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase kleiner als etwa 1/10 d ist. Die Ganghöhe der natürlichen Helix in der N*-Phase ist vorzugsweise länger als etwa 4 d und mehr bevorzugt länger als 8 d.High contrast electro-optical devices preferably comprise FLC materials wherein the size of the pitch of the natural helix in the ferroelectric phase is less than about 1/5 d (the thickness of the FLC cell) and the size of the pitch of the natural helix in the N * - Phase is at least about d. However, it is more desirable that the size of the pitch of the natural helix in the ferroelectric phase be smaller than about 1/10 d. The pitch of the natural helix in the N * phase is preferably longer than about 4 d, and more preferably longer than 8 d.

Es wird bevorzugt, daß die FLCs der vorliegenden Erfindung ferroelektrische Phasen mit den gewünschten Ganghöhen-Eigenschaften bei anwendbaren Betriebstemperaturen des Geräts haben. Anwendbare Betriebstemperaturen für ein FLC- oder DHFLC-Gerät hängen von der gewünschten Anwendung des Geräts ab. In manchen Fällen ist der Betrieb bei Raumtemperatur (20 °C bis 30 °C) oder darunter (10 °C bis 30 °C) erwünscht. In anderen Fällen, beispielsweise Geräten zur Projektion, sind höhere Betriebstemperaturen (50 °C bis 80 °C) wünschenswert. Somit liegen die anwendbaren Betriebstemperaturen für Geräte im Bereich von etwa 10 °C bis 80 °C. Die FLCs der vorliegenden Erfindung zeigen vorzugsweise die erwünschten Eigenschaften der langen N*-Ganghöhe bis zu etwa 1-2 °C oberhalb der Übergangstemperatur in die N*Phase. Mehr bevorzugt zeigen die FLCs der vorliegenden Erfindung die erwünschte lange N*-Ganghöhe bei wenigstens bis zu 5 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes. Am meisten bevorzugt zeigen die FLCs der vorliegenden Erfindung die erwünschte lange N*-Ganghöhe über die gesamte N*-Phase hinweg an.It is preferred that the FLCs of the present invention have ferroelectric phases with the desired pitch properties at applicable device operating temperatures. Applicable operating temperatures for an FLC or DHFLC device depend on the desired application of the device. In some cases, operation at room temperature (20 ° C to 30 ° C) or below (10 ° C to 30 ° C) is desired. In other cases, such as projection devices, higher operating temperatures (50 ° C to 80 ° C) are desirable. Thus, the applicable operating temperatures for devices are in the range of about 10 ° C to 80 ° C. The FLCs of the present invention preferably exhibit the desired long N * pitch properties up to about 1-2 ° C above the transition temperature into the N * phase. More preferably, the FLCs of the present invention exhibit the desired long N * pitch at at least up to 5 ° C above the N * transition point. Most preferably, the FLCs of the present invention indicate the desired long N * pitch throughout the N * phase.

Ferroelektrische Phasen der vorliegenden Erfindung sind chirale geneigte smektische Phasen, einschließlich der smektischen Phasen C*, I*, F*, H*, J* und G*, die sämtlich ferroelektrische Eigenschaften zeigen {Meyer et al. (1975), J. de Physique 36, L-69}. Die bevorzugte ferroelektrische Phase der FLCs der vorliegenden Erfindung ist eine smektische C*-Phase.Ferroelectric phases of the present invention are chiral tilted smectic phases, including the smectic phases C * , I * , F * , H * , J * and G * , all of which exhibit ferroelectric properties {Meyer et al. (1975), J. de Physique 36, L-69}. The preferred ferroelectric phase of the FLCs of the present invention is a smectic C * phase.

Orthogonale smektische Phasen der vorliegenden Erfindung sind diejenigen, in denen die lange Molekülachse der FLC-Verbindungen im Mittel senkrecht zu den smektischen Schichten verlaufen, einschließlich der smektischen A- und B-Phasen.orthogonal smectic phases of the present invention are those in those the long molecular axis the FLC compounds average perpendicular to the smectic layers run, including the smectic A and B-phases.

Für den Einsatz im Bereich der sichtbaren Wellenlängen werden Dicken der FLC-Zellen zwischen etwa 0,5 und 6,0 μm bevorzugt, je nach der Doppelbrechung des FLC. Um Beugungseffekte zu vermeiden und Effekte der Oberflächen-Stabilisierung bei DHFLC-Anwendungen im Sichtbaren zu vermeiden, wird es bevorzugt, daß die Ganghöhe der natürlichen Helix des FLC in der ferroelektrischen Phase wesentlich kleiner als die Wellenlänge des zu verwendenden Lichtes und wesentlich kleiner als die Zelldicke ist. Eine Ganghöhe in der ferroelektrischen Phase mit einem Betrag im Bereich von weniger als 0,1 bis 1,2 μm ist wünschenswert. Eine Ganghöhe in der ferroelektrischen Phase mit einem Betrag von weniger als etwa 0,25 μm ist mehr erwünscht, und einem Betrag von weniger als etwa 0,15 μm ist am meisten erwünscht. Eine natürliche N*-Ganghöhe mit einer Größe von mehr als 4 d ist in solchen Zellen wünschenswert, und eine solche von mehr als 8 d ist mehr erwünscht. Die bevorzugte ferroelektrische Phase ist die smektische C*-Phase. Wiederum ist es für DHFLC-Geräte, die im Sichtbaren brauchbar sind, bevorzugt, daß die FLCs des Geräts die gewünschte ferroelektrische Phase und Ganghöhe bei einer anwendbaren Betriebstemperatur zeigen und eine N*-Ganghöhe bis zu etwa 5 °C oberhalb des Übergangs in die N*-Phase zeigen. Es wird ebenfalls wiederum bevorzugt, daß die FLCs eine smektische A-Phase zwischen einer smektischen C – und der chiralen nematischen Phase haben.For use in the visible wavelength range, thicknesses of FLC cells between about 0.5 and 6.0 μm are preferred, depending on the birefringence of the FLC. To avoid diffraction effects and to avoid surface stabilization effects in DHFLC applications in the visible, it is preferred that the pitch of the natural helix of the FLC in the ferroelectric phase be substantially smaller than the wavelength of the light to be used and substantially smaller than the cell thickness is. A pitch in the ferroelectric phase with an amount in the range of less than 0.1 to 1.2 microns is desirable. A pitch in the ferroelectric phase of less than about 0.25 μm is more desirable, and an amount less than about 0.15 μm is most desirable. A natural N * pitch of greater than 4 d is desirable in such cells and more than 8 d is more desirable. The preferred ferroelectric phase is the smectic C * phase. Again, for DHFLC devices that are visibly useful, it is preferred that the FLCs of the device exhibit the desired ferroelectric phase and pitch at an applicable operating temperature and have an N * pitch up to about 5 ° C above the transition to the N * Show phase. Again, it is preferred that the FLCs have a smectic A phase between a smectic C and the chiral nematic phase.

Zur Erreichung der kontraststarken Geräte , insbesondere kontraststarker DHFLC-Geräte, werden FLC-Zusammensetzungen verfügbar gemacht, die wenigstens zwei Komponenten umfassen und die eine ferroelektrische Phase und eine N*-Phase bei Temperaturen oberhalb der ferroelektrischen Phase umfassen, worin die Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase kleiner als etwa 1/5 d, vorzugsweise kleiner als etwa 1/10 d, ist und die Ganghöhe der natürlichen Helix in der chiralen nematischen Phase gleich oder größer als d ist, vorzugsweise größer als 4 d und mehr bevorzugt größer als 8 d. Bevorzugte Zusammensetzungen sind solche mit einer ferroelektrischen smektischen C*-Phase.To achieve the high-contrast devices, particularly high-contrast DHFLC devices, FLC compositions comprising at least two components and comprising a ferroelectric phase and an N * phase at temperatures above the ferroelectric phase, wherein the pitch of the natural helix in the ferroelectric phase is less than about 1/5 d, preferably less than about 1/10 d, and the pitch of the natural helix in the chiral nematic phase is equal to or greater than d, preferably greater than 4 d, and more preferably greater than 8 d. Preferred compositions are those having a ferroelectric smectic C * phase.

FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen ein chirales Dotierungsmittel, das in der ferroelektrischen Phase eine kurze Ganghöhe der natürlichen Helix induziert, eine kurze Ganghöhe der natürlichen Helix jedoch nicht in der chiralen nematischen Phase der FLC-Zusammensetzung induziert. FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen weiterhin ein Wirtsmaterial, das selbst eine geneigte smektische Phase besitzt und chiral oder achiral sein kann. Die Wirte haben meistbevorzugt eine nematische Phase bei Temperaturen oberhalb derselben der geneigten smektischen Phase und haben vorzugsweise auch eine orthogonale smektische Zwischenphase, die hinsichtlich ihrer Temperatur zwischen denen der geneigten smektischen Phase und der nematischen Phase liegt. In der FLC-Zusammensetzung ist die Ganghöhe der natürlichen Helix in der N*-Phase wenigstens 4-mal länger, und vorzugsweise 10-mal länger, als diejenige in der ferroelektrischen Phase. Die FLC-Zusammensetzungen können mehr als ein eine kurze Ganghöhe induzierendes chirales Dotierungsmittel ent halten, von denen vorzugsweise alle das gleiche Vorzeichen der Ganghöhe der ferroelektrischen Phase enthalten. Zur Maximierung der N*-Ganghöhe ist es wünschenswert, daß nicht alle der in den FLC-Zusammensetzungen kombinierten chiralen Dotierungsmittel das gleiche Vorzeichen der N*-Ganghöhe haben. Die Wirtsmaterialien können meistens Mischungen von Komponenten sein und sind meistens auch solche. Die Wirtsmaterialien sind typischerweise achiral, können jedoch chirale nicht-racemische FLCs mit einer niedrigen spontanen Polarisation sein. Wenn ein chiraler nicht-racemischer FLC-Wirt eingesetzt wird, wird es bevorzugt, daß der FLC-Wirt und die eine kurze Ganghöhe induzierenden FLC-Dotierungsmittel, die miteinander kombiniert werden, das gleiche Vorzeichen der ferroelektrischen Ganghöhe haben.FLC compositions of the present invention comprise a chiral dopant that induces a short natural helix pitch in the ferroelectric phase but does not induce a short natural helix pitch in the chiral nematic phase of the FLC composition. FLC compositions of the present invention further comprise a host material which itself has a tilted smectic phase and may be chiral or achiral. The hosts most preferably have a nematic phase at temperatures above that of the tilted smectic phase, and preferably also have an orthogonal smectic intermediate phase intermediate in temperature between those of the tilted smectic phase and the nematic phase. In the FLC composition, the pitch of the natural helix in the N * phase is at least 4 times longer, and preferably 10 times longer, than that in the ferroelectric phase. The FLC compositions may contain more than one short pitch inducing chiral dopant, preferably all of which contain the same sign of the pitch of the ferroelectric phase. To maximize the N * pitch, it is desirable that not all of the combined chiral dopants in the FLC compositions have the same sign of N * pitch. The host materials can usually be mixtures of components and are usually those as well. The host materials are typically achiral, but may be chiral non-racemic FLCs with low spontaneous polarization. When a chiral non-racemic FLC host is employed, it is preferred that the FLC host and the short pitch-inducing FLC dopants combined together have the same sign of ferroelectric pitch.

Bevorzugte FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung zeigen mit abnehmender Temperatur die nachstehende Phasen-Folge: I, N*, orthogonal-smektisch, ferroelektrisch, X (worin I isotrop ist, N* chiral nematisch ist und X kristallin ist). Mehr bevorzugt zeigen die FLC-Zusammensetzungen mit abnehmender Temperatur die Phasen-Folge I, N*, A, C*, X (worin I = isotrop, N* = chiral nematisch, A = smektisches A, C* = smektisches C* und X = kristallin).Preferred FLC compositions of the present invention exhibit the following phase sequence with decreasing temperature: I, N * , orthogonal-smectic, ferroelectric, X (where I is isotropic, N * is chiral nematic, and X is crystalline). More preferably, the decreasing temperature FLC compositions show the phase sequence I, N * , A, C * , X (where I = isotropic, N * = chiral nematic, A = smectic A, C * = smectic C * and X = crystalline).

Die FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch ein Kompensationsmittel für die Ganghöhe der nematischen Phase oder Gemische solcher Mittel enthalten, die sämtlich vorzugsweise das entgegengesetzte Vorzeichen der N*-Ganghöhe (d.h. der Richtung der Helix-Verdrillung) wie das des Gemischs aus dem FLC-Wirt und dem eine kurze Ganghöhe induzierenden FLC-Dotierungsmittel enthalten.The FLC compositions of the present invention may also contain a nematic phase pitch compensation agent or mixtures of such agents, all preferably having the opposite sign of the N * pitch (ie, the helical twist direction) as that of the FLC mixture Host and the short pitch inducing FLC dopant.

Bevorzugte FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten weniger als etwa 30 Gew.-% der eine kurze Ganghöhe induzierenden chiralen Dotierungsmittel oder weniger als etwa 5 bis 10 Gew.-% der Kompensationsmittel für die nematische Ganghöhe. Mehr bevorzugte Zusammensetzungen enthalten weniger als etwa 20 Gew.-% der eine kurze Ganghöhe induzierenden Dotierungsmittel. Mehr bevorzugte Zusammensetzungen enthalten weniger als etwa 1 Gew.-% der Kompensationsmittel für die nematische Ganghöhe.preferred FLC compositions of the present invention contain less as about 30% by weight of the short pitch-inducing chiral dopant or less than about 5 to 10% by weight of the nematic compensating agents Pitch. More preferred compositions contain less than about 20 % By weight of a short pitch inducing dopant. More preferred compositions contain less than about 1% by weight of the nematic pitch compensation agents.

In bevorzugten FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist die Größe der spontanen Polarisation größer als etwa 10 nC/cm2. Bevorzugte FLC-Zusammensetzungen haben Neigungswinkel, die größer sind als etwa 10°, mehr bevorzugt größer als etwa 18° und am meisten bevorzugt gleich oder größer als 22,5°.In preferred FLC compositions of the present invention, the size of the spontaneous polarization is greater than about 10 nC / cm 2 . Preferred FLC compositions have tilt angles greater than about 10 °, more preferably greater than about 18 °, and most preferably equal to or greater than 22.5 °.

Chirale Dotierungsmittel sind chirale nicht-racemische Verbindungen mit einem Flüssigkristall-Kern, einer zweiten Schwanz-Gruppe und einem chiralen substituierten 2,3-Dihalogenalkyloxy-Schwanz der Formel

Figure 00150001
worin
* ein asymmetrisches Kohlenstoff-Atom darstellt,
X und Y unabhängig voneinander Halogene sind und
R' eine Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können, oder
R' eine Acyl-Gruppe -OCO-R'' ist, in der
R'' eine Gruppe mit 2 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nichtbenachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können.
R' kann geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenyl-Teile sowie Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Teile enthalten. Bevorzugte chirale Dotierungsmittel sind solche, in denen X und Y unabhängig voneinander F oder Cl sind, und mehr bevorzugte FLC-Dotierungsmittel sind diejenigen, in denen X und Y beide F sind. Im allgemeinen können der Flüssigkristall-Kern und das chirale Dotierungsmittel beliebige mesomorphe Gruppen sein, die mit der Induzierung einer kurzen Ganghöhe kompatibel sind, beispielsweise solche, die aromatische oder Cyclohexyl-Gruppen enthalten. Zwei- und Drei-Ring-Kerne sind bevorzugt. Die zweite Schwanz-Gruppe kann im allgemeinen chiral oder achiral sein und enthält typischerweise 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atome und kann, unter anderem, ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alken, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Ether, Ester, Acyl, Thioether, Thioester oder eine Alkylsilyl-Gruppe sein.Chiral dopants are chiral nonracemic compounds having a liquid crystal core, a second tail group, and a chiral substituted 2,3-dihaloalkyloxy tail of the formula
Figure 00150001
wherein
* represents an asymmetric carbon atom,
X and Y are independently halogens and
R 'is a group of 1 to about 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are represented by a double bond, O atom, S atom, or Si (CH 3 ) 2 group can be replaced, or
R 'is an acyl group -OCO-R "in which
R '' is a group having 2 to about 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms is replaced by a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group could be.
R 'may contain straight or branched alkyl or alkenyl moieties, as well as cycloalkyl or cycloalkenyl moieties. Preferred chiral dopants are those in which X and Y independently of one another are F or Cl and more preferred FLC dopants are those in which X and Y are both F. In general, the liquid crystal core and the chiral dopant may be any mesomorphic groups compatible with short pitch induction, for example, those containing aromatic or cyclohexyl groups. Two- and three-ring cores are preferred. The second tail group may be generally chiral or achiral and typically contains from 1 to about 20 carbon atoms and may include, but are not limited to, straight chain or branched alkyl, alkene, cycloalkyl, cycloalkenyl, ethers, esters, acyl, thioethers, thioesters or the like an alkylsilyl group.

Eine kurze Ganghöhe induzierende chirale Dotierungsmittel der vorliegenden Erfindung sind chirale nicht-racemische Verbindungen der Formel R-A-Z1-B-O-M, in der
A und B unabhängig voneinander aus 1,4-Phenylen, 1,4-Phenylen, in dem ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch Stickstoff-Atome ersetzt sind, oder 1,4-Cyclohexylen ausgewählt sein können und Z1 ist eine Einfachbindung, ein O-Atom, eine -CO-O- oder eine -O-CO-Gruppe.
Short-pitch-inducing chiral dopants of the present invention are chiral non-racemic compounds of the formula RAZ 1 -BOM, in the
A and B are independently selected from 1,4-phenylene, 1,4-phenylene in which one or two of the ring carbon atoms are replaced by nitrogen atoms, or 1,4-cyclohexylene, and Z 1 is one Single bond, an O atom, a -CO-O- or an -O-CO- group.

Beispielsweise kann -A-Z1-B- umfassen:

Figure 00170001
R ist eine Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können; R kann geradkettige oder verzweigte Alkyl- Alkenyl, Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Teile enthalten, und
O-M ist eine 2,3-Dihalogenalkyloxy-Struktureinheit der Formel
Figure 00180001
worin
* ein asymmetrisches Kohlenstoff-Atom darstellt,
X und Y unabhängig voneinander Halogene sind und
R' eine Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nichtbenachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können, oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'', worin
R'' eine Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2 Gruppe ersetzt sein können.
R' und R'' können geradkettige oder verzweigte Alkyl-Alkenyl, Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Teile enthalten.For example, -AZ 1 -B- may include:
Figure 00170001
R is a group of 1 to 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are replaced by a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group can; R may contain straight-chain or branched alkyl-alkenyl, cycloalkyl or cycloalkenyl parts, and
OM is a 2,3-dihaloalkyloxy structural unit of the formula
Figure 00180001
wherein
* represents an asymmetric carbon atom,
X and Y are independently halogens and
R 'is a group of 1 to about 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are replaced by a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group may, or an acyl group -OCO-R ", in which
R '' is a group of 1 to about 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are represented by a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group can be replaced.
R 'and R "may contain straight-chain or branched alkyl-alkenyl, cycloalkyl or cycloalkenyl moieties.

In anderen speziellen Ausführungsformen sind eine kurze Ganghöhe induzierende chirale Dotierungsmittel der vorliegenden Erfindung chirale nicht-racemische Verbindunen der Formel

Figure 00180002
in der
* ein asymmetrisches Kohlenstoff-Atom darstellt,
Z1 eine Einfachbindung ist,
B ein 1,4-Phenylen ist und
A ein 2,5-Phenylpyrimidin ist, z.B. kann -A-Z1-B-
Figure 00180003

und worin
R' eine Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'' mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist.In other specific embodiments, short-pitch-inducing chiral dopants of the present invention are chiral non-racemic compounds of the formula
Figure 00180002
in the
* represents an asymmetric carbon atom,
Z 1 is a single bond,
B is a 1,4-phenylene and
A is a 2,5-phenylpyrimidine, for example, -AZ 1 -B-
Figure 00180003

and in which
R 'is a group having 1 to about 20 carbon atoms or an acyl group -OCO-R "having 1 to about 20 carbon atoms.

In speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann R' eine Alkyl-Gruppe mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, ein ω-Monoalken mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'' sein, in der R'' eine Alkyl-Gruppe. mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, ein ω-Monoalken mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen ist.In special embodiments In the present invention, R 'may be an alkyl group of from 3 to about 20 Carbon atoms, an ω-monoalkene having from 3 to about 20 carbon atoms, an alkylsilyl group having 4 to about 22 carbon atoms or an acyl group -OCO-R "in which R" is a Alkyl group. with 3 to about 20 carbon atoms, a ω-monoalkene with 3 to about 20 carbon atoms or an alkylsilyl group with 4 to about 22 carbon atoms.

In anderen speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann R' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'' sein, in der R'' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist. Bevorzugte Alkyl-Gruppen R' und R'' haben etwa 6 bis etwa 12 Kohlenstoff-Atome.In other special embodiments In the present invention, R 'may be an alkyl group of 1 to about 20 Be carbon atoms or an acyl group -OCO-R ", in the R '' is an alkyl group with 1 to about 20 carbon atoms. Preferred alkyl groups R 'and R "have about 6 to about 12 carbon atoms.

In einer noch spezielleren Ausführungsform ist der Kern -A-Z1-B-

Figure 00190001
R' ist eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, eine ω-Alken-Gruppe mit 2 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Rtomen oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'', in der R'' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen, eine ω-Alken-Gruppe mit 2 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen sein kann. Bevorzugte Alkyl-Gruppen für R' und R'' sind solche, die etwa 6 bis 12 Kohlenstoff-Atome haben.In a more specific embodiment, the core is -AZ 1 -B-
Figure 00190001
R 'is an alkyl group of 1 to about 20 carbon atoms, an omega-alkene group of 2 to about 20 carbon atoms, an alkylsilyl group of 4 to about 22 carbon atoms, or an acyl group -OCO R '', in the R '' is an alkyl group having 1 to about 20 carbon atoms, an ω-alkene group having 2 to about 20 carbon atoms or an alkylsilyl group having 4 to about 22 carbon atoms can be. Preferred alkyl groups for R 'and R "are those having about 6 to 12 carbon atoms.

Mehr bevorzugt sind, um FLC-Zusammensetzungen mit einer höheren spontanen Polarisation zu erhalten, chirale Dotierungsmittel mit 2,3-Difluoralkyl-Schwänzen, in denen die Konfiguration der asymmetrischen Kohlenstoff-Atome 2 (R), 3 (R) oder 2 (S), 3 (S) ist.More are preferred to FLC compositions with a higher spontaneous To obtain polarization, chiral dopants with 2,3-difluoroalkyl tails, in the configuration of the asymmetric carbon atoms 2 (R), 3 (R) or 2 (S), 3 (S).

In den Geräten der vorliegenden Erfindung einsetzbare Wirte umfassen wenigstens etwa 10 Gew.-% einer oder mehrerer dioxysubstituierter Verbindungen der Formel R1-O-C-D-OR2, in der
eine der Gruppen C oder D ein 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen C oder D ein 1,4-Phenylen ist, in dem eines oder mehrere der Kohlenstoff-Atome des Rings jeweils durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, und worin R1 und R2 unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen sind. R1 und R2 können geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Teile enthalten. Bevorzugte Wirts-Komponenten der vorliegenden Erfindung sind Phenylpyrimidine, in denen eine der Gruppen C oder D ein 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen C oder D ein 2,5-Pyrimidin ist. In speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind R1 und R2 Alkyl-Gruppen oder ω-Monoalkene mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder Silylalkyl-Gruppen mit einer endständigen -Si(CH3)3-Gruppe mit 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen. Bevorzugte Alkyl-Gruppen R1 und R2 haben etwa 6 bis etwa 12 Kohlenstoff-Atome.
Hosts employable in the devices of the present invention comprise at least about 10% by weight of one or more dioxy-substituted compounds of the formula R 1 -OCD-OR 2 , in the
one of the groups C or D is a 1,4-phenylene and the other of the groups C or D is a 1,4-phenylene in which one or more of the carbon atoms of the ring are each replaced by a nitrogen atom, and wherein R 1 and R 2 are independently alkyl or alkenyl groups having 1 to about 20 carbon atoms or an alkylsilyl group having 4 to about 22 carbon atoms. R 1 and R 2 may contain straight-chain or branched alkyl, alkenyl, cycloalkyl or cycloalkenyl moieties. Preferred host components of the present invention are phenylpyrimidines in which one of the groups C or D is a 1,4-phenylene and the other of the groups C or D is a 2,5-pyrimidine. In specific embodiments of the present invention, R 1 and R 2 are alkyl groups or ω-monoalkenes of 1 to about 20 carbon atoms or silylalkyl groups having a terminal -Si (CH 3 ) 3 group of 4 to about 22 carbon atoms. atoms. Preferred alkyl groups R 1 and R 2 have from about 6 to about 12 carbon atoms.

In einer speziellen Ausführungsform umfassen Wirte der vorliegenden Erfindung wenigstens etwa 10 Gew.-% einer Verbindung der Formel R1-O-C-D-OR2, in der
C ein 2,5-Pyrimidin ist und D ein 1,4-Phenylen ist und worin R1 und R2 unabhängig voneinander Alkyl- oder ω-Alkenyl-Gruppen mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen sind.
In a specific embodiment, hosts of the present invention comprise at least about 10% by weight of a compound of the formula R 1 -OCD-OR 2 , in the
C is 2,5-pyrimidine and D is 1,4-phenylene and wherein R 1 and R 2 are independently alkyl or omega-alkenyl groups having from 3 to about 20 carbon atoms.

Wirte der vorliegenden Erfindung können auch eine oder mehrere der Verbindungen der folgenden Formeln R3-E-F-Z2-R4 oder R5-G-H-Z3-Cyc-R6 umfassen, worin
R3, R4, R5 und R6 unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit etwa 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit etwa 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen sind. Die Gruppen R3, R4, R5 und R6 können geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl- oder Cycloalkenyl-Teile enthalten.
Hosts of the present invention may also use one or more of the compounds of the following formulas R 3 -EFZ 2 -R 4 or R 5 -GHZ 3 -Cyc-R 6 in which
R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently alkyl or alkenyl groups having from about 1 to about 20 carbon atoms or an alkylsilyl group having from about 4 to about 22 carbon atoms. The groups R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may contain straight-chain or branched alkyl, alkenyl, cycloalkyl or cycloalkenyl moieties.

Eine der Gruppen E oder F ist 1,4-Phenylen, und die andere der Gruppen E oder F ist 1,4-Phenylen, worin ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, und Z2 ist entweder ein Sauerstoff-Atom, eine -CO-O- oder eine -O-CO-Gruppe. Eine der Gruppen G oder H ist 1,4-Phenylen, und die andere der Gruppen G oder H ist 1,4-Phenylen, worin ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, und Z3 ist eine Einfach-Bindung, ein Sauerstoff-Atom, eine -O-CO- oder eine -CO-O-Gruppe. Cyc ist eine 1,4-Cyclohexyl-Gruppe.One of the groups E or F is 1,4-phenylene and the other of the groups E or F is 1,4-phenylene wherein one or two of the ring carbon atoms are replaced by a nitrogen atom and Z is 2 either an oxygen atom, a -CO-O- or an -O-CO- group. One of the groups G or H is 1,4-phenylene and the other of the groups G or H is 1,4-phenylene wherein one or two of the ring carbon atoms are replaced by a nitrogen atom and Z is 3 a single bond, an oxygen atom, an -O-CO- or a -CO-O- group. Cyc is a 1,4-cyclohexyl group.

-E-F- und -G-H- sind vorzugsweise Phenylpyrimidine, darunter

Figure 00220001
-EF- and -GH- are preferably phenylpyrimidines, including
Figure 00220001

Z2 ist vorzugsweise ein Sauerstoff-Atom. Z3 ist vorzugsweise eine Einzelbindung oder eine -O-CO-Gruppe, am meisten bevorzugt, eine -O-CO-Gruppe. Cyc ist vorzugsweise eine trans-1,4-Cyclohexenyl-Gruppe. R3, R4, R5 und R6 sind vorzugsweise Alkyl- oder ω-Alkenyl-Gruppen mit 3 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen und mehr bevorzugt Alkyl-Gruppen mit etwa 6 bis 12 Kohlenstoff-Atomen.Z 2 is preferably an oxygen atom. Z 3 is preferably a single bond or an -O-CO- group, most preferably an -O-CO- group. Cyc is preferably a trans-1,4-cyclohexenyl group. R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are preferably alkyl or omega-alkenyl groups having from 3 to about 20 carbon atoms, and more preferably alkyl groups having from about 6 to 12 carbon atoms.

Bevorzugte Wirts-Gemische der vorliegenden Erfindung umfassen etwa 50 Gew.-% oder mehr Verbindungen der Formel R1-O-C-D-O-R2 oder etwa 50 Gew.-% eines Gemischs von Verbindungen der Formeln R1-O-C-D-O-R2 oder R3-E-F-O-R4, worin wenigstens 10 Gew.-% eine Verbindung der Formel R1-O-C-D-O-R2 sind.Preferred host mixtures of the present invention comprise about 50% by weight or more of compounds of the formula R 1 -OCDOR 2 or about 50% by weight of a mixture of compounds of the formulas R 1 -OCDOR 2 or R 3 -EFOR 4 wherein at least 10% by weight of a compound of the formula R 1 -OCDOR 2 .

Bevorzugte Wirts-Gemische umfassen auch wenigstens etwa 10 Gew.-% Verbindungen der Formel R5-G-H-O-CO-Cyc-R6.Preferred host mixtures also comprise at least about 10% by weight of compounds of the formula R 5 -GHO-CO-Cyc-R 6 .

Die vorliegende Erfindung stellt auch Verfahrensweisen zur Analyse von in engerer Wahl stehenden, chiralen nicht-racemischen Verbindungen auf ihre Fähigkeit, eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase in Gemischen zu induzieren, die eine lange N*-Ganghöhe behalten, zur Verfügung. Analoge Verfahrensweisen zur Identifizierung von Wirten, die für einen Einsatz in Gemischen der vor liegenden Erfindung mit kurzer ferroelektrischer Ganghöhe und langer N*-Ganghöhe geeignet sind, werden ebenfalls bereitgestellt.The present invention also provides methods for analyzing narrower chiral non-racemic compounds for their ability to induce a short pitch of the ferroelectric phase in mixtures that retain a long N * pitch. Analogous methods for identifying hosts suitable for use in mixtures of the present invention with short ferroelectric pitch and long N * pitch are also provided.

Die vorliegende Erfindung macht weiterhin Verfahrensweisen zur Herstellung von kontraststarken DHF-Zellen verfügbar, insbesondere von kontraststarken Zellen, die Halbwellenplatten sind. Solche DHF-Zellen werden dadurch hergestellt, daß eine FLC-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die bei den Arbeitstemperaturen des Geräts eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase und bei Temperaturen von wenigstens 1-2 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes eine lange N*-Ganghöhe aufweist, zwischen gleichmäßig beabstandete Elektrodenplatten eingeführt wird. Die Elektrodenplatten werden oberflächenbehandelt, um eine Ausrichtungsschicht bereitzustellen, wie eine unidirektional geriebene Polymer-Schicht. Der FLC wird auf wenigstens 5° oberhalb des Übergangspunktes in die N*-Phase erhitzt, zwischen die oberflächenbehandelten Elektrodenplatten eingeführt und langsam mit einer Geschwindigkeit von 0,05-2 °C/min in die ferroelektrische Phase abgekühlt, um eine gute Ausrichtung des FLC zu erzielen.The present invention further provides methods for producing high contrast DHF cells, particularly high contrast cells that are half wave plates. Such DHF cells are prepared by subjecting a FLC composition of the present invention having a short pitch of the ferroelectric phase at operating temperatures of the device and a long N * at temperatures of at least 1-2 ° C above the N * transition point. Has pitch, is inserted between evenly spaced electrode plates. The electrode plates are surface treated to provide an alignment layer, such as a unidirectionally rubbed polymer layer. The FLC is heated to at least 5 ° above the transition point into the N * phase, inserted between the surface treated electrode plates, and slowly cooled to the ferroelectric phase at a rate of 0.05-2 ° C / min to achieve good alignment of the FLC to achieve.

FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in jedem beliebigen FLC-Gerät eingesetzt werden, das den Einsatz eines Materials mit kurzer Ganghöhe der ferroelektrischen Phase erfordert oder Nutzen daraus zieht. Die FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in Geräten mit dem sogenannten anti-ferroelektrischen Effekt und in bistabilen SSFLC-artigen Zellen eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung macht auch FLC-Vorrichtungen mit FLC-Schichten verfügbar, die FLC-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen.FLC compositions of the present invention in any FLC device be used, which involves the use of a material of short pitch of the ferroelectric Phase requires or benefits from it. The FLC compositions of the present invention in devices with the so-called anti-ferroelectric effect and in bistable SSFLC-like cells are used. The present invention also makes available FLC devices with FLC layers that FLC compositions of the present invention.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description the figures

1 zeigt eine schematische Darstellung einer DHFLC-Zelle mit smektischen C*-Schichten senkrecht zu den Elektrodenplatten in der Bücherregal-Geometrie. Die Helix-Achse verläuft längs n ^, der Normalen der smektischen Schicht parallel zu den Elektrodenplatten. Die Ganghöhe der Helix (p) ist dargestellt. Für DHF-Effekt-Zellen ist die Zelldicke (d) viel größer als die Größe der C*-Ganghöhe. 1 Figure 11 shows a schematic representation of a DHFLC cell with smectic C * layers perpendicular to the electrode plates in the bookshelf geometry. The helical axis runs along n ^, the normal of the smectic layer parallel to the electrode plates. The pitch of the helix (p) is shown. For DHF effect cells, the cell thickness (d) is much larger than the size of the C * pitch.

2 zeigt eine graphische Darstellung der linearen optischen Antwort einer planar ausgerichteten DHFLC-Zelle der vorliegenden Erfindung bei Anlegen einer linearen Treiber-Spannung. Die DHFL-Zelle ist 2,5 μm dick und enthält das DHFLC-Gemisch 1 aus Beispiel 4. 2 Figure 9 is a graphical representation of the linear optical response of a planar-aligned DHFLC cell of the present invention upon application of a linear drive voltage. The DHFL cell is 2.5 μm thick and contains the DHFLC mixture 1 from Example 4.

3 zeigt einen Vergleich der Ausrichtung einer DHFLC-Zelle (2,5 μm-Zelle mit Gemisch 1), Ansicht A, mit einer 2,5 μm-DHFLC-Zelle unter Verwendung eines im Handel erhältlichen DHF-Gemischs 5679 (Hoffman La Roche), Ansicht B. Die Ansichten A und B sind Mikrophotographien der Textur der Zellen. Die das Gemisch 1 der vorliegenden Erfindung enthaltende DHFLC-Zelle ist viel glatter in ihrer Textur als das DHFLC-Gemisch des Standes der Technik, was ein Anzeichen für die bessere Ausrichtung der Zelle der Ansicht A ist. Die das Gemisch 1 enthaltende DHFLC-Zelle hat ein Kontrast-Verhältnis von 158 : 1, während die 5679 enthaltende Zelle ein Kontrast-Verhältnis von 25 : 1 hat. 3 Figure 2 shows a comparison of the alignment of a DHFLC cell (2.5 μm cell with mixture 1), View A, with a 2.5 μm DHFLC cell using a commercially available DHF mixture 5679 (Hoffman La Roche), View B. Views A and B are photomicrographs of the texture of the cells. The DHFLC cell containing the mixture 1 of the present invention is much smoother in texture than the prior art DHFLC mixture, which is an indication of the better alignment of the view A cell. The DHFLC cell containing mixture 1 has a contrast ratio of 158: 1 while the 5679 containing cell has a contrast ratio of 25: 1.

4 zeigt eine graphische Darstellung der Größe der Ganghöhe über der Temperatur für ein repräsentatives FLC-Gemisch der vorliegenden Erfindung, Gemisch 1 (MX5565). Die Änderung der C*-Ganghöhe (leere Quadrate) und der N*-Ganghöhe (ausgefüllte Quadrate) in μm als Funktion der Temperatur (°C) ist dargestellt. Der Maßstab für die N*-Ganghöhe (y-Achse, rechts) ist 10-mal größer als der Maßstab für die C*-Ganghöhe (y-Achse, links). Die Temperatur-Bereiche der smektischen A- (A), der smektischen C*- (C*), der chiralen nematischen (N*) und der isotropen (I) Phase sind mit den durch gestrichelte Linien bezeichneten Übergangspunkten in der Graphik dargestellt. Die tatsächlichen Werte der C*-Ganghöhe und der N*-Ganghöhe im Gemisch 1 sind beide negativ. In der 4 wurden die absoluten Beträge der Ganghöhe verwendet, um die Änderung der Größe der Ganghöhe als Funktion der Temperatur zu vergleichen. 4 Figure 4 is a graphical representation of the magnitude of the pitch over temperature for a representative FLC blend of the present invention, Blend 1 (MX5565). The change in C * pitch (empty squares) and N * pitch (solid squares) in μm as a function of temperature (° C) is shown. The scale for the N * pitch (y-axis, right) is 10 times greater than the scale for the C * pitch (y-axis, left). The temperature ranges of the smectic A- (A), the smectic C * (C * ), the chiral nematic (N * ) and the isotropic (I) phase are shown with the transition points indicated by dashed lines in the graph. The actual values of C * pitch and N * pitch in Mixture 1 are both negative. In the 4 The absolute amounts of pitch were used to compare the change in the size of the pitch as a function of temperature.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungFull Description of the invention

Im Stand der Technik ist wohlbekannt, daß eine verbesserte Ausrichtung und ein verbessertes Kontrast-Verhältnis in SSFLC-Zellen erleichtert werden kann durch einen FLC, der eine N*-Phase mit langer Ganghöhe bei höheren Temperaturen hat, zu der ferroelektrischen geneigten chiralen smektischen Phase (siehe beispielsweise (WO 87/06021). Zur Erleichterung der Ausrichtung in SSFLCs sollte die N*-Ganghöhe wenigstens gleich d und vorzugsweise 4d oder größer sein. Im Stand der Technik ist ebenfalls wohlbekannt, daß für die Herstellung der SSFLC-Zellen die Zellen-Ausrichtung weiterhin durch die Anwesenheit einer Zwischenstufe einer smektischen A-Phase im Temperaturbereich zwischen der chiralen geneigten smektischen ferroelektrischen Phase und der N*-Phase in dem FLC erleichtert wird. Im Stand der Technik besteht jedoch die Ansicht, daß SSFLC-Zellen eine relativ lange Ganghöhe (typischerweise länger als d und vorzugsweise länger als 4d) in ihrer ferroelektrischen Phase erfordern.It is well known in the art that improved alignment and contrast ratio in SSFLC cells can be alleviated by an FLC having a long-cycle N * phase For example, in order to facilitate alignment in SSFLCs, the N * pitch should be at least d, and preferably 4d or greater, in the prior art It is also well known that for the production of SSFLC cells, cell alignment is further facilitated by the presence of a smectic A phase intermediate in the temperature range between the chiral tilted smectic ferroelectric phase and the N * phase in the FLC However, it is believed that SSFLC cells require a relatively long pitch (typically longer than d, and preferably longer than 4d) in their ferroelectric phase.

Es ist schwierig, mit Methoden und Zusammensetzungen des Standes der Technik einen starken Kontrast in DHFLC-Geräten zu erreichen. Das Kontrast-Verhältnis ist definiert als das Verhältnis des durchgelassenen Lichts im EIN-Zustand (durch das Gerät hindurchgehende maximale Menge weißen Lichts) zu demjenigen im AUS-Zustand (durch das Gerät hindurchgehende minimale Menge weißen Lichts). Zur Erzielung eines maximalen Kontrasts wird eine DHFLC-Zellen-Halbwellenplatte zwischen gekreuzte (Linerar-) Polarisatoren positioniert und so orientert, daß bei Anlegen von Emax (oder -Emax) eine minimale Durchlässigkeit beobachtet wird. Ein maximaler Kontrast wird dann erhalten, wenn die an der Zelle anliegende Spannungs-Stufe die optische Achse um insgesamt 45° zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand dreht. Am häufigsten wird der Kontrast durch Licht limitiert, das im AUS-Zustand durchsickert. Daneben wird die maximale Durchlässigkeit im EIN-Zustand durch eine maximale Rotation der optischen Achse um weniger als 45° begrenzt, da FLCs oft Neigungswinkel haben, die kleiner als 22,5° sind.It is difficult to achieve high contrast in DHFLC devices with prior art methods and compositions. The contrast ratio is defined as the ratio of transmitted light in the ON state (maximum amount of white light passing through the device) to that in the OFF state (minimum amount of white light passing through the device). For maximum contrast, a DHFLC cell half-wave plate is positioned between crossed (liner) polarizers and oriented so that minimal permeability is observed upon application of E max (or -E max ). A maximum contrast is obtained when the voltage level applied to the cell rotates the optical axis by a total of 45 ° between the ON state and the OFF state. Most often, the contrast is limited by light filtering in the OFF state. In addition, the maximum transmission in the ON state is limited by a maximum rotation of the optical axis by less than 45 °, since FLCs often have angles of inclination smaller than 22.5 °.

Eine minimale Durchlässigkeit im AUS-Zustand erfordert eine gute gleichmäßige Ausrichtung des DHFLC im Inneren der Zellen zwischen den Elektrodenplatten. Sehr wenig wird im Stand der Technik über eine Verbesserung der Ausrichtung in DHFLC-Zellen mitgeteilt. Funfschilling und Schadt (1989) (loc.cit.) schlagen vor, daß der Kontrast von DHFLC-Zellen verbessert werden kann, geben jedoch keinerlei Anweisungen, wie ein größerer Kontrast als 40 : 1 zu erreichen ist. Sie setzten Techniken der Ausrichtung durch Scherung ein, um DHFLC-Zellen mit einem Kontrast-Verhältnis von 40 : 1 zu erhalten. Techniken der Ausrichtung durch Scherung sind jedoch nicht sehr praktisch für eine Fertigung im großen Maßstab. Über praktischere Techniken der Ausrichtung mittels unidirektionalen Reibens oder Bürstens der Ausrichtungsschichten wurde berichtet, daß sie Kontrast-Verhältnisse in DHFLC-Zellen von nur 12 : 1 ergeben. Die EP 309 774 bezieht sich auf eine DHF-Zelle mit einem Kontrast-Verhältnis von 100 : 1, macht jedoch keine Angaben im einzelnen darüber, wie dieser Kontrast erzielt wurde.A minimum transmittance in the OFF state requires a good uniform alignment of the DHFLC inside the cells between the electrode plates. Very little is reported in the art on improving alignment in DHFLC cells. Funfschilling and Schadt (1989) (loc. Cit.) Suggest that the contrast of DHFLC cells can be improved, but give no instructions on how to achieve a contrast greater than 40: 1. They used shear alignment techniques to obtain DHFLC cells with a contrast ratio of 40: 1. However, shear alignment techniques are not very practical for large-scale manufacturing. More practical alignment techniques using unidirectional rubbing or brushing of the alignment layers have been reported to give contrast ratios in DHFLC cells as low as 12: 1. The EP 309 774 refers to a DHF cell with a contrast ratio of 100: 1, but gives no details of how this contrast was achieved.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß Verfahrensweisen analog denjenigen, die bei der Verbesserung der Ausrichtung und des Kontrasts bei SSFLC-Zellen dazu eingesetzt werden können, die Ausrichtung und den Kontrast in DHFLC-Zellen zu verbessern. Die Erfinder haben herausgefunden, daß eine N*-Ganghöhe, die genügend lang ist, um eine Ausrichtung und spezieller eine planare Ausrichtung und eine "Bücherregal"-Anordnung einer DHFLC-Zelle in FLC-Zusammensetzungen erreicht werden kann, die auch eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase besitzen, die für DHFLC-Zellen nötig ist, die gegen eine Entwindung der Helix stabil sind. FLC-Zusammensetzungen mit einer ferroelektrischen Phase mit einer kurzen Ganghöhe, z.B. einer smektischen C*-Phase, und einer N*-Phase mit langer Ganghöhe bei höheren Temperaturen können durch Anwendung von Verfahrensweisen wie den in WO 87/06021 beschriebenen ausgerichtet werden. Diese Verfahrensweisen vereinigen eine Behandlung der Zellenoberfläche (d.h. der Ausrichtungsschichten) mit dem Abkühlen des FLC im Kontakt mit den behandelten Oberflächen der Zellenplatten von der nematischen Phase zu der ferroelektrischen Phase. Eine gute FLC-Ausrichtung und ein hoher DHFLC-Zellen-Kontrast resultieren. DHFLC-Zellen mit hohem Kontrast, d.h. 40 : 1 oder höher, und vorzugsweise 100 : 1 oder höher, können mit Hilfe dieser Verfahrensweisen hergestellt werden. Das Abkühlen des FLC von der nematischen Phase zu der ferroelektrischen Phase kann begleitet sein vom Anlegen eines elektrischen Feldes quer zu der FLC-Schicht. Es wurde auch gefunden, daß die Anwesenheit einer orthogonalen smektischen Phase, wie etwa einer smektischen A-Phase, einer Zwischenstufe bezüglich der Temperatur zwischen der nematischen und der ferroelektrischen Phase, weiterhin eine gute Ausrichtung und die Erzeugung von kontraststarken Zellen fördert.The inventors have found that procedures analogous to those that can be used in improving alignment and contrast in SSFLC cells to improve alignment and contrast in DHFLC cells. The inventors have found that an N * pitch that is sufficiently long to achieve alignment and, more particularly, planar alignment and "bookshelf" placement of a DHFLC cell in FLC compositions can also be achieved with a short pitch possess ferroelectric phase, which is necessary for DHFLC cells that are stable against unwinding of the helix. FLC compositions having a short pitch ferroelectric phase, eg, a smectic C * phase, and a long pitch N * phase at higher temperatures may be aligned using procedures such as those described in WO 87/06021. These procedures combine treatment of the cell surface (ie, the alignment layers) with the cooling of the FLC in contact with the treated surfaces of the cell plates from the nematic phase to the ferroelectric phase. Good FLC alignment and high DHFLC cell contrast result. High contrast DHFLC cells, ie 40: 1 or higher, and preferably 100: 1 or higher, can be prepared by these procedures. The cooling of the FLC from the nematic phase to the ferroelectric phase may be accompanied by the application of an electric field across the FLC layer. It has also been found that the presence of an orthogonal smectic phase, such as a smectic A phase, an intermediate in temperature between the nematic and ferroelectric phases, further promotes good alignment and the production of high contrast cells.

Im einzelnen haben die Erfinder chirale nicht-racemische Dotierungsmittel gefunden, die in Kombination mit geeigneten Wirten eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase induzieren, ohne eine kurze Ganghöhe in chiralen nematischen Phasen zu induzieren. Es wurde gefunden, daß sowohl der FLC-Wirt als auch das Dotierungsmittel für eine chirale nicht-racemische kurze Ganghöhe die relativen Größen des Ferroelektrikums, d.h. der Ganghöhen der smektischen C*- und der N*-Phase beeinflussen.In particular, the inventors have discovered chiral nonracemic dopants which, in combination with suitable hosts, induce a short pitch of the ferroelectric phase without inducing a short pitch in chiral nematic phases. Both the FLC host and the chiral non-racemic short pitch dopant were found to affect the relative sizes of the ferroelectric, ie, smectic C * and N * phase pitches.

Wie üblich umfaßt eine ferroelektrische Flüssigkristall-Zelle eine FLC-Schicht bekannter Dicke (d) zwischen haltenden Platten. Wie beispielsweise in der DHFLC-Zelle 10 der 1 gezeigt ist, hat eine Zelle Platten 11 und 12 und eine FLC-Schicht 15. Die Platten können aus Glas, Kunststoff oder einem anderen Material mit geeigneten optischen Eigenschaften hergestellt sein und sind im wesentlichen parallel zu einander. Wenigstens eine der Platten ist transparent oder semi-transparent. In einem in der Betriebsart der Durchlässigkeit betriebenen Gerät sind typischerweise beide Platten transparent oder semitransparent. In einem in der Betriebsart der Reflexion arbeitenden Gerät hat eine der Platten eine reflektierende Oberfläche, etwa eine Metallfolie oder eine abgeschiedene reflektierende Oberfläche. Die Platten sind mit Elektroden versehen, so daß an die Elektroden eine Spannung angelegt werden kann, um ein elektrisches Feld quer zu der FLC-Schicht zu erzeugen. Beispielsweise können transparente oder semi-transparente leitende Schichten (13, 14) auf der inneren Oberfläche der Platten aufgebracht sein, wie wiederum in 1 gezeigt ist. Zu geeigneten transparenten oder semitransparenten Elektroden-Materialien gehören, neben anderen, Zinnoxid und Indiumzinnoxid. In einem in der Betriebsart der Reflexion arbeitenden, einen Metallspiegel verwendenden Gerät kann die reflektierende Oberfläche auch als Elektrode dienen. Die Elektrode kann eine einzelne anliegende Schicht sein, die beispielsweise als Schicht bereitgestellt wird, die auf einer Platte insgesamt abgeschieden ist, oder sie kann in einem gewünschten Muster niedergelegt werden, das beispielsweise in Form eines Gitters über der Platte unter Bildung von Pixeln angebracht ist. Abstandshalter können zwischen den Platten benutzt werden, um die gewünschte FLC-Dicke zu erhalten.As usual, a ferroelectric liquid crystal cell comprises an FLC layer of known thickness (d) between holding plates. Such as in the DHFLC cell 10 of the 1 is shown has a cell Plat th 11 and 12 and an FLC layer 15 , The plates may be made of glass, plastic or other material having suitable optical properties and are substantially parallel to each other. At least one of the plates is transparent or semi-transparent. In a device operating in the transmission mode, both plates are typically transparent or semi-transparent. In a device operating in the reflection mode, one of the plates has a reflective surface, such as a metal foil or a deposited reflective surface. The plates are provided with electrodes so that a voltage can be applied to the electrodes to create an electric field across the FLC layer. For example, transparent or semi-transparent conductive layers ( 13 . 14 ) be applied to the inner surface of the plates, as in turn 1 is shown. Suitable transparent or semi-transparent electrode materials include, among others, tin oxide and indium tin oxide. In a device operating in reflection mode using a metal mirror, the reflective surface may also serve as an electrode. The electrode may be a single adjacent layer provided, for example, as a layer deposited on a plate as a whole, or it may be deposited in a desired pattern, for example, mounted in the form of a grid over the plate to form pixels. Spacers can be used between the plates to obtain the desired FLC thickness.

FLC-Zellen können mit Ausrichtungsschichten auf den innneren Oberflächen der Elektrodenplatten im Kontakt mit der FLC-Schicht versehen werden, um eine gewünschte FLC-Ausrichtung zu induzieren oder die FLC-Ausrichtung innerhalb der Zelle zu unterstützen oder zu verbessern. Zur Erzielung einer hohen Ausrichtung und eines hohen Kontrastes wird die Verwendung von Ausrichtungsschichten bevorzugt. Beispielsweise kann eine Nylon-, Polyimid-, Polyamid- oder andere polymere Schicht auf den inneren Oberflächen der Platten aufgebracht sein. Solche Ausrichtungsschichten werden in einer Richtung gerieben oder gebürstet (unidirektionales Reiben), beispielsweise mit einem weichen Reyon-Tuch. Die Schichten auf gegenüberliegenden Platten werden in der gleichen Richtung gerieben, jedoch kann das Reiben auf den gegenüberliegenden Platten parallel oder antiparallel erfolgen. Das Bereitstellen einer geriebenen oder gebürsteten Ausrichtungsschicht auf den Zellplatten wird auch als Behandlung der Zellenoberflächen bezeichnet. Diese Oberflächenbehandlungen bewirken, unterstützen oder verbessern die Ausrichtung der FLC-Moleküle in der FLC-Schicht, wie in der Technik anerkannt wird. Zu anderen Techniken der Ausrichtung für FLCs zählen Arbeitsgänge des Scherens und eine schräge Aufdampfung von SiOx auf die inneren Oberflächen der Zellenplatten. Die Techniken der Ausrichtung können dazu benutzt werden, um eine gewünschte Ausrichtung zu erzielen, beispielsweise entweder eine planare oder eine homöotrope Ausrichtung, die für eine besondere Anwendung angemessen ist.FLC cells may be provided with alignment layers on the internal surfaces of the electrode plates in contact with the FLC layer to induce a desired FLC alignment or to assist or enhance FLC alignment within the cell. To achieve high alignment and high contrast, the use of alignment layers is preferred. For example, a nylon, polyimide, polyamide, or other polymeric layer may be applied to the interior surfaces of the panels. Such alignment layers are rubbed or brushed in one direction (unidirectional rubbing), for example with a soft rayon cloth. The layers on opposite plates are rubbed in the same direction, but the rubbing on the opposite plates may be parallel or anti-parallel. The provision of a rubbed or brushed alignment layer on the cell plates is also referred to as treatment of the cell surfaces. These surface treatments cause, assist or enhance the alignment of the FLC molecules in the FLC layer, as recognized in the art. Other techniques of alignment for FLCs include shearing operations and oblique deposition of SiO x on the inner surfaces of the cell plates. The techniques of alignment can be used to achieve a desired alignment, for example, either planar or homeotropic alignment appropriate for a particular application.

DHFLC-Zellen sind FLC-Zellen, die die Helix-Direktor-Struktur innerhalb der FLC-Schicht beibehalten und somit nicht oberflächenstabilisiert sind. Die Helix-Direktor-Struktur einer DHF-Zelle ist in 1 veranschaulicht. Innerhalb einer smektischen Schicht ist die mittlere lange Molekülachse n ^ in einem Winkel (Ψ) zu der Normalen der Schicht ẑ orientiert. Ferroelektrische Materialien besitzen eine spontane Polarisation P, die parallel zu den Schichtebenen und senkrecht zu n ^ ist. In ausgerichteten FLCs folgen n ^ und P einer Schneckenbewegung um ẑ von smektischer Schicht zu smektischer Schicht, wie in der 1 angegeben ist. P und n ^ aufeinanderfolgender Schichten machen eine Schneckenbewegung über einen azimutalen Winkel ϕ, wobei sie die in der 1 dargestellte Helix-Direktor-Struktur bilden. Die Schicht-Normale ist parallel zu der Helix-Achse. Der Abstand längs der Helix-Achse zwischen Orten, an denen n ^ und P die jeweils gleichen Orientierungen haben, d.h. für eine Änderung von ϕ um 360°, ist der Betrag der Ganghöhe. Die Ganghöhe kann + oder - sein, was entgegengesetzte Verdrillungsrichtungen der Helix anzeigt. Die Helix-Struktur der DHFLC-Schicht kann im wesentlichen in der gesamten FLC-Schicht oder nur in einem zentralen Teil der FLC-Schicht vorliegen. Eine ausreichende Helix-Struktur muß in der Schicht vorliegen, damit eine gegebene Zelle einen DHF-Effekt zeigt. Beispielsweise kann es sein, daß die Helix-Direktor-Struktur der FLC-Schicht in der Nachbarschaft der Platten-Oberflächen infolge von Oberflächen-Wechselwirkungen zerrissen wird. Bevorzugte DHFLC-Zellen sind solche, in denen die Anwesenheit der Helix-Struktur der FLC-Schicht maximiert wird. Der Kontrast der DHFLC-Zelle wird durch gute molekulare Ausrichtung des FLC verbessert. Die Techniken des Ausrichtens für DHF-Zellen sollten so sein, daß eine Ausrichtung ohne ein vollständiges Zerreißen der Helix-Struktur erleichtert wird. Bevorzugte Techniken des Ausrichtens für DHF-Zellen sind solche, die eine gute Ausrichtung ohne nennenswertes Zerreißen der Helix-Direktor-Struktur ermöglichen. Die Erfinder haben gefunden, daß der Einsatz parallel geriebener Nylon-Ausrichrungsschichten für die Produktion kontraststarker DHF-Effekt-Zellen bevorzugt wird. Wie oben erörtert wurde, ist der DHF-Effekt in der Technik nunmehr wohlbekannt. Eine DHFLC-Zelle oder ein eine solche Zelle enthaltendes DHFLC-Gerät ist eines, bei dem das Anlegen einer inkrementellen Spannungsänderung an die Zellenelektroden eine inkrementelle Verzerrung der Helix-Struktur der FLC-Schicht nach sich zieht, und als Folge dieser Verzerrung gibt es eine inkrementelle Änderung in der erfaßten optischen Anisotropie der Zelle. Nach der auch im Stand der Technik herrschenden Auffassung zeigt eine DHFLC-Zelle eine inkrementelle Änderung der Orientierung ihrer optischen Achse sowie eine inkrementelle Änderung der Doppelbrechung mit einer inkrementellen Änderung der Spannung. Beide dieser Effekte tragen zu der nachgewiesenen Änderung der optischen Anisotropie als Funktion der Spannung bei.DHFLC cells are FLC cells that retain the helical director structure within the FLC layer and are thus not surface stabilized. The helix director structure of a DHF cell is in 1 illustrated. Within a smectic layer, the middle long molecular axis n ^ is oriented at an angle (Ψ) to the normal of the layer ẑ. Ferroelectric materials have a spontaneous polarization P that is parallel to the layer planes and perpendicular to n ^. In aligned FLCs, n ^ and P follow a worm movement around ẑ from smectic layer to smectic layer, as in FIG 1 is specified. P and n ^ of successive layers make a worm movement over an azimuthal angle φ, wherein they correspond to those in the 1 form helix director structure represented. The layer normal is parallel to the helical axis. The distance along the helix axis between places where n ^ and P have the same orientations, ie for a change of φ by 360 °, is the amount of pitch. The pitch may be + or -, indicating opposite twist directions of the helix. The helical structure of the DHFLC layer may be present substantially throughout the FLC layer or only in a central portion of the FLC layer. A sufficient helical structure must be present in the layer for a given cell to exhibit a DHF effect. For example, the helix director structure of the FLC layer may be torn in the vicinity of the board surfaces due to surface interactions. Preferred DHFLC cells are those in which the presence of the helix structure of the FLC layer is maximized. The contrast of the DHFLC cell is enhanced by good molecular alignment of the FLC. The techniques for aligning for DHF cells should be such as to facilitate alignment without completely disrupting the helical structure. Preferred techniques for aligning for DHF cells are those that enable good alignment without significant disruption of the helical director structure. The inventors have found that the use of parallel rubbed nylon alignment layers is preferred for the production of high contrast DHF effect cells. As discussed above, the DHF effect is now well known in the art. A DHFLC cell or a DHFLC device containing such a cell is one in which the application of an incremental voltage change to the cell electrodes causes an incremental distortion of the helix structure of the FLC layer, and as a result of this distortion there is an incremental one Change in the detected optical anisotropy of the cell. According to the state of the art, a DHFLC cell exhibits an incremental change in the orientation of its optical axis as well as increments Change the birefringence with an incremental change in stress. Both of these effects contribute to the proven change in optical anisotropy as a function of stress.

FLCs, die Halbwellenplatten sind, haben besondere Vorteile für eine Verwendung in elektrooptischen Geräten. Halbwellenplatten sind so entworfen, daß

Figure 00320001
FLCs, which are half-wave plates, have particular advantages for use in electro-optical devices. Half wave plates are designed so that
Figure 00320001

Halbwellenplatten-FLC-Zellen erfordern niedrigere Betriebsspannungen und sind für Breitband-Anwendungen nützlicher als Zellen höherer Ordnung (z.B. 3/2λ etc.).Half-wave plate FLC cells require lower operating voltages and are suitable for broadband applications more useful as cells higher Order (e.g., 3 / 2λ, etc.).

Die Änderung der Durchlässigkeit einer Halbwellen-FLC-Zelle mit der Wellenlänge ist beträchtlich geringer als bei Zellen höherer Ordnung. Dies trifft insbesondere für Anwendungen im Sichtbaren zu, wo eine FLC-Halbwellenplatte, die so entworfen ist, daß Δnd = λ/2 bei etwa λ = 550 nm gilt, eine im wesentlichen achromatische Halbwellenplatte über das gesamte sichtbare Spektrum hinweg ist.The change the permeability a half wave FLC cell with the wavelength is considerable lower than higher cells Order. This is especially true for applications in the visible to where an FLC half-wave plate designed so that Δnd = λ / 2 at about λ = 550 nm applies, a substantially achromatic half wave plate over the is the entire visible spectrum.

Die Gemische der vorliegenden Erfindung mit sehr kurzer ferroelektrischer Ganghöhe ermöglichen den Bau von DHF-Zellen, die gegen eine Entwindung stabil sind und die als Halbwelle konzipiert werden können (Δnd = λ/2).The Mixtures of the present invention with very short ferroelectric pitch allow the Construction of DHF cells, which are stable against unwinding and designed as a half-wave can be (Δnd = λ / 2).

Die N*- und die ferroelektrische Ganghöhe können mit Hilfe beliebiger, in der Technik bekannter Verfahren gemessen werden. Die Cano-Keil-Methode kann zur Messung entweder der ferroelektrischen (d.h. der smektischen C*-) oder der N*-Ganghöhe in Proben herangezogen werden, die eine längere Ganghöhe als etwa 0,5 bis 0,6 μm haben. Siehe: R. Cano (1967), Bull. Soc. France Mineral Crystallogr. XC 333; P. Kassubek und G. Meier (1969), Mol. Cryst. Liq. Cryst. 8: 305-315; Ph. Marinot-Lagarde et al. (1981), Mol. Cryst. Liq. Cryst. 75: 249-286. Selektive Messungen der Reflexion dicker (etwa 400 μm), homöotrop ausgerichteter Zellen werden typischerweise eingesetzt, um Ganghöhen mit einer Größe von weniger als etwa 0,5 μm zu messen. Siehe: K. Kondo et al. (1982), Jpn. J. Appl. Phys. 21: 224.The N * and ferroelectric pitch may be measured by any method known in the art. The Cano-wedge method can be used to measure either the ferroelectric (ie smectic C * ) or N * pitch in samples having a longer pitch than about 0.5 to 0.6 μm. See: R. Cano (1967), Bull. Soc. France Mineral Crystallogr. XC 333; P. Kassubek and G. Meier (1969) Mol. Cryst. Liq. Cryst. 8: 305-315; Ph. Marinot-Lagarde et al. (1981) Mol. Cryst. Liq. Cryst. 75: 249-286. Selective measurements of the reflection of thick (about 400 μm) homeotropically aligned cells are typically used to measure pitches of less than about 0.5 μm in size. See: K. Kondo et al. (1982), Jpn. J. Appl. Phys. 21: 224.

Die ferroelektrische und die N*- Ganghöhe eines FLC-Materials variieren als Funktion der Temperatur. Typischerweise tendiert die ferroelektrische Ganghöhe zu einer Erniedrigung mit fallender Temperatur, und die N*-Ganghöhe tendiert am Übergangspunkt zwischen der N*-Phase und der bei niedrigerer Temperatur existierenden smektischen Phase gegen Unendlich. Oft fällt die N*-Ganghöhe innerhalb einiger Zehntelgrade oberhalb des N*-Übergangspunktes sehr rasch ab. Kompensationsmittel der Ganghöhe der nematischen Phase können dazu eingesetzt werden, die N*-Ganghöhe bei Temperaturen oberhalb des Übergangspunktes zu verlängern. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vereinigen eine lange N*- Ganghöhe bei wenigstens 1-2 °C oberhalb des Übergangspunktes mit einer kurzen ferroelektrischen Ganghöhe bei anwendbaren Arbeitstemperaturen des Geräts (etwa 10 °C bis 80 °C).The ferroelectric and N * pitch of an FLC material varies as a function of temperature. Typically, the ferroelectric pitch tends to decrease with decreasing temperature, and the N * pitch tends to infinity at the transition point between the N * phase and the lower temperature smectic phase. Often, the N * pitch drops very rapidly within a few tenths of degrees above the N * transition point. Nematic phase pitch compensation means can be used to extend the N * pitch at temperatures above the transition point. The compositions of the present invention combine a long N * pitch at at least 1-2 ° C above the transition point with a short ferroelectric pitch at applicable equipment operating temperatures (about 10 ° C to 80 ° C).

4 zeigt, wie sich die Größen der C*- und der N*-Ganghöhe eines repräsentativen Gemischs der vorliegenden Erfindung als Funktion der Temperatur ändern. Die N*-Ganghöhe ist in der 4 in einem zehnfach größeren Maßstab aufgetragen als die C*-Ganghöhe. Die C*-Ganghöhe und die N*-Ganghöhe von Gemisch 1 sind stets negativ {d.h. die Ganghöhe oder die Verdrillung sind durch ein – (Minus-) Zeichen gekennzeichnet}. Dieses Gemisch hat eine orthogonale smektische Phase, hier eine smektische A-Phase, eine Zwischenstufe zwischen der chiralen smektischen Phase (smektisch C*) und der chiralen nematischen Phase. Geht man oben von dem Übergang A zu N* aus, so nimmt bei abnehmender Temperatur die N*-Ganghöhe gegen Unendlich zu. In diesem Gemisch beträgt die N*-Ganghöhe etwa 5 μm bei einer Temperatur etwa 10 °C oberhalb des A-N*-Übergangs und etwa 7,5 μm bei etwa 5 °C oberhalb dieses Übergangs und nimmt bei etwa 2 °C oberhalb dieses Übergangs auf über etwa 35 μm zu. Mit der Annäherung der Temperatur an den A-N*-Übergangspunkt steigt die N*-Ganghöhe gegen Unendlich an. 4 Figure 12 shows how the magnitudes of the C * and N * pitch of a representative mixture of the present invention change as a function of temperature. The N * pitch is in the 4 in a ten times larger scale than the C * pitch. The C * pitch and the N * pitch of Mix 1 are always negative {ie the pitch or twist is indicated by a minus sign). This mixture has an orthogonal smectic phase, here a smectic A phase, an intermediate between the chiral smectic phase (smectic C * ) and the chiral nematic phase. Going up from the transition A to N * , the N * pitch increases towards infinity as the temperature decreases. In this mixture, the N * pitch is about 5 μm at a temperature about 10 ° C above the AN * transition and about 7.5 μm at about 5 ° C above this transition and increases above about 2 ° C above this transition over about 35 microns too. As the temperature approaches the AN * transition point, the N * pitch increases toward infinity.

FLC-Mischungen der vorliegenden Erfindung zeigen eine lange N*-Ganghöhe bei 1-2 °C oberhalb des Übergangspunktes in die N*-Phase und zeigen vorzugsweise eine lange N*-Ganghöhe bis wenigstens hinauf zu 5 °C oberhalb dieses Übergangspunktes, und am meisten bevorzugt haben sie eine lange N*-Ganghöhe über die gesamte N*-Phase hinweg. Die Messung der N*-Ganghöhe kann ohne weiteres bei Temperaturen von etwa 1-2 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes oder darüber durchgeführt werden. Wenn sich die Temperatur dem Übergangspunkt bis zu einem Abstand innerhalb von etwa 1 °C nähert, wird es schwierig, genaue Messungen der N*-Ganghöhe zu erhalten.FLC blends of the present invention exhibit a long N * pitch at 1-2 ° C above the transition point into the N * phase, and preferably exhibit a long N * pitch up to at least 5 ° C above this transition point, and on Most preferably, they have a long N * pitch throughout the N * phase. The measurement of the N * pitch can be readily made at temperatures of about 1-2 ° C above the N * transition point or above. As the temperature approaches the transition point to a distance within about 1 ° C, it becomes difficult to obtain accurate measurements of the N * pitch.

Wie ebenfalls in 4 gezeigt ist, kann die C*-Ganghöhe sich als Funktion der Temperatur ändern. Gemisch 1 hat eine C*-Ganghöhe von weniger als 0,5 μm bei Raumtemperatur (20 °C bis 30 °C). FLC-Mischungen der vorliegenden Erfindung haben vorzugsweise eine kurze Ganghöhe bei Temperaturen, die für den Betrieb optischer Geräte nutzbar sind. Die anwendbaren Betriebstemperaturen variieren in Abhängigkeit vom Typ des Geräts und seiner Anwendung. Bei manchen Anwendungen sind kurze C*-Ganghöhen bei Raumtemperatur erwünscht. Bei anderen Anwendungen kann es notwendig oder wünschenswert sein, bei höheren Temperaturen zu arbeiten. In solchen Fällen sind FLCs mit kurzer C*-Ganghöhe bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur, z.B. bei 40 °C bis 80 °C, wünschenswert.Like also in 4 is shown, the C * pitch may change as a function of temperature. Mixture 1 has a C * pitch of less than 0.5 μm at room temperature (20 ° C to 30 ° C). FLC blends of the present invention preferably have a short pitch at temperatures useful for the operation of optical devices. The applicable operating temperatures vary depending on the type of device and its application. For some applications, short C * pitches at room temperature are desirable. In other applications, it may be necessary or desirable to operate at higher temperatures. In such cases, short C * pitch FLCs are desirable at temperatures above room temperature, eg, 40 ° C to 80 ° C.

Kontraststarke DHF-Zellen werden in der Weise hergestellt, daß ein FLC-Gemisch der vorliegenden Erfindung zwischen beabstandete Elektrodenplatten eingeführt wird. Die innere Oberfläche der Elektrodenplatten wird vorzugsweise mit einer Oberflächenbehandlung ausgerüstet, die eine Ausrichtung erleichtert, wie etwa eine unidirektional geriebene Polymer-Schicht. Die behandelten Platten werden relativ zu einander so ausgerichtet, daß die Reibrichtungen der Ausrichtungsschichten auf gegenüberliegenden Platten parallel oder antiparallel sind. Das FLC-Gemisch wird zwischen die Zellenplatten bei einer Temperatur eingeführt, die wengstens etwa 5 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes liegt. Vorzugsweise wird das FLC-Gemisch zwischen die Zellenplatten bei einer solchen Temperatur eingeführt, bei der es in der isotropen Phase vorliegt. Dann wird der FLC in die N*-Phase abgekühlt und von einer Temperatur wenigstens etwa 5 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes in die ferroelektrische Phase langsam abgekühlt. Der FLC wird mit einer Geschwindigkeit von 0,05-2 °C/min von einer Temperatur wenigstens etwa 5 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes in die darunterliegende smektische Phase abgekühlt. Wenn eine orthogonale smektische Phase vorhanden ist, wird der FLC langsam durch die orthogonale smektische Phase hindurch in die bei niedrigerer Temperatur vorliegende ferroelektrische Phase abgekühlt.High contrast DHF cells are prepared by introducing an FLC mixture of the present invention between spaced electrode plates. The inner surface of the electrode plates is preferably provided with a surface treatment that facilitates alignment, such as a unidirectionally rubbed polymer layer. The treated plates are oriented relative to each other so that the rubbing directions of the alignment layers on opposite plates are parallel or anti-parallel. The FLC mixture is introduced between the cell plates at a temperature which is at least about 5 ° C above the N * transition point. Preferably, the FLC mixture is introduced between the cell plates at a temperature at which it is in the isotropic phase. Then, the FLC is cooled to the N * phase and slowly cooled from a temperature at least about 5 ° C above the N * transition point to the ferroelectric phase. The FLC is cooled at a rate of 0.05-2 ° C / min from a temperature at least about 5 ° C above the N * transition point to the underlying smectic phase. When an orthogonal smectic phase is present, the FLC is slowly cooled through the orthogonal smectic phase to the lower temperature ferroelectric phase.

Die resultierende ausgerichtete DHFLC-Zelle wird dann geprüft, um die Ausrichtung zu beurteilen, wie dies in Fachkreisen bekannt ist, beispielsweise durch Messen des Kontrast-Verhältnisses der Zelle. Gewünschtenfalls kann man einen oder mehrere zusätzliche Schritte des Aufheizens bis zur N*-Phase und danach des langsamen Abkühlens bis zu der ferroelektrischen Phase durchführen, um eine verbesserte Ausrichtung zu erreichen. Es wird bevorzugt, daß die Arbeitsweise des Ausrichtens wiederholt wird, bis eine wesentliche Ausrichtung erreicht ist. Eine wesentliche Ausrichtung einer DHF-Zelle ist eine solche, daß weniger als etwa 0,025 % des einfallenden Lichtes durch die Zelle hindurchsickert, wenn diese zwischen gekreuzten Polarisatoren in die Position der minimalen Durchlässigkeit (AUS-Zustand) versetzt wird. Eine bevorzugte Ausrichtung einer DHF-Zelle ist eine solche, die ein Durchsickern von weniger als etwa 0,01 des einfallenden Lichtes im AUS-Zustand zuläßt. Diese Arbeitsweise des Ausrichtens der Zelle ergibt eine DGHF-Zelle mit hohem Kontrast.The resulting aligned DHFLC cell is then tested to assess the alignment, as is known in the art, for example, by measuring the contrast ratio of the cell. If desired, one may perform one or more additional steps of heating up to the N * phase and then slow cooling to the ferroelectric phase to achieve improved alignment. It is preferred that the operation of alignment be repeated until substantial alignment is achieved. A major orientation of a DHF cell is such that less than about 0.025% of the incident light seeps through the cell when placed between crossed polarizers in the minimum transmittance (OFF) position. A preferred orientation of a DHF cell is one which allows leakage of less than about 0.01 of the incident light in the OFF state. This mode of cell alignment results in a high contrast DGHF cell.

FLC-Zusammensetzungen, die Phasen- und Ganghöhen-Eigenschaften besitzen, die in den Geräten von Nutzen sind, werden beispielhaft durch Zusammensetzungen repräsentiert, die ein Dotierungsmittel für eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase mit chiralen nicht-racemischen 2,3-Dihalogenalkoxy-Schwanz-Gruppen enthalten, wie diejenigen, die in den US-Patent 5 051 506, 5 380 460 und 5 130 048 beschrieben sind. Verbindungen der Formel I

Figure 00370001
worin A, B, X, Y und R die im Vorstehenden angegebenen Bedeutungen haben und R' Alkyl; Alkenyl, Alkylsilyl oder eine andere Gruppe ist; wie. sie oben definiert ist, können nach Methoden, die in US-Patent 5 380 460 beschrieben sind, oder routinemäßigen Abänderungen dieser Methoden synthetisiert, werden. Verbindungen der Formel I, in denen R' eine Acyl-Gruppe ist, können nach Methoden, die in US 5 130 048 beschrieben sind, oder routinemäßigen Abänderungen dieser Methoden synthetisiert werden. Die oben zitierten Methoden können ohne weiteres mittels bekannter Hilfsmaßnahmen adaptiert werden, wie sie in den PCT-Anmeldungen WO 89/10356, WO 87/05015 oder WO 86/06401 oder dem US-Patent 4 886 622 für die Synthese von Verbindungen der Formel I beschrieben sind, die trans-1,4-Cyclohexylen-Gruppen enthalten.FLC compositions possessing phase and pitch properties useful in the devices are exemplified by compositions comprising a short pitch ferroelectric phase dopant with chiral non-racemic 2,3-dihaloalkoxytail. Groups such as those described in U.S. Patent Nos. 5,051,506, 5,380,460, and 5,130,048. Compounds of the formula I
Figure 00370001
wherein A, B, X, Y and R have the meanings given above and R 'is alkyl; Alkenyl, alkylsilyl or another group; as. as defined above can be synthesized by methods described in US Pat. No. 5,380,460 or by routine modifications of these methods. Compounds of formula I in which R 'is an acyl group can be prepared by methods described in US 5,130,048 described or routine modifications of these methods are synthesized. The above-cited methods can be readily adapted by known means as described in PCT applications WO 89/10356, WO 87/05015 or WO 86/06401 or US Pat. No. 4,886,622 for the synthesis of compounds of formula I are described which contain trans-1,4-cyclohexylene groups.

FLC-Zusammensetzungen, die Phasen- und Ganghöhen-Eigenschaften besitzen, die in den. Geräten von Nutzen sind, werden beispielhaft durch Zusammensetzungen repräsentiert, die Dotierungsmittel für eine kurze Ganghöhe der ferroelektrischen Phase und einen oder mehrere Wirt(e) enthalten, die wenigstens etwa 10 Gew.-% der Dialkoxy-Verbindungen der Formel II R1O-C-D-OR2 II,in der R1, C, D und R2 die oben angegebenen Bedeutungen haben.FLC compositions possessing phase and pitch properties used in the. Are exemplified by compositions containing short-period ferroelectric phase dopants and one or more hosts containing at least about 10% by weight of the dialkoxy compounds of formula II R 1 OCD-OR 2 II, in which R 1 , C, D and R 2 have the meanings given above.

Als Wirts-Komponenten geeignete Verbindungen der Formel II sind entweder im Handel erhältlich oder können nach wohlbekannten Verfahren oder durch routinemäßige Anpassung wohlbekannter Verfahren, wie derjenigen, die in der EPA-Anmeldung EP 307 880 und der Schweizer Anmeldung CH 593 495 verfügbar gemacht sind, synthetisiert werden.Compounds of formula II suitable as host components are either commercially available or may be prepared by well-known methods or by routine adaptation of well-known methods such as those described in EPO application EP 307 880 and the Swiss registration CH 593 495 are made available to be synthesized.

Wirte der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zu den Verbindungen der Formel II eine oder mehrere der Verbindungen der Formeln III und IV R3-E-F-Z2-R4 IIIoder R5-G-H-Z3-Cyc-R6 IVenthalten, worin R3, R4, R5, R6, E, F, Z2, G, H, Z3 und Cyc die oben angegebenen Bedeutungen haben.Hosts of the present invention may, in addition to the compounds of formula II, one or more of the compounds of formulas III and IV R 3 -EFZ 2 -R 4 III or R 5 -GHZ 3 -Cyc-R 6 IV in which R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , E, F, Z 2 , G, H, Z 3 and Cyc have the meanings given above.

Verbindungen der Formel III oder IV, die in den Wirten der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind entweder im Handel erhältlich oder können nach Verfahren, die in der Fachwelt wohlbekannt sind, oder durch routinemäßige Anpassung wohlbekannter Verfahren hergestellt werden.links of the formula III or IV used in the hosts of the present invention are either commercially available or can after Procedures well known in the art or by routine adaptation well-known method.

Ein in den Geräten einsetzbares, chirales nicht-racemisches Dotierungsmittel mit Eigenschaften der Induzierung einer kurzen C*-Ganghöhe kann durch routinemäßige Tests nach folgender Arbeitsweise ausgewählt werden:
Gemische von 10 bis 50 Gew.-% des zu testenden chiralen nicht-racemischen Moleküls (d.h. des in die engere Wahl gezogenen Dotierungsmittels) mit einer bei Raumtemperatur smektischen C- oder C*Wirtsverbindung, die wenigstens 10 Gew.-% einer Dialkoxy-Verbindung der Formel II umfaßt, vorzugsweise den smektischen C-Wirten (Hosts) H1 und H2 (deren Zusammensetzungen in den Beispielen verfügbar gemacht werden), werden hergestellt. Gemische annehmbarer Dotierungsmittel zeigen eine smektische C*-Phase und eine chirale nematische Phase bei höheren Temperaturen bei einer gewissen Dotierungsmittel-Konzentration zwischen etwa 10 und 50 Gew.-%. In die engere Wahl gezogene chirale nicht-racemische Moleküle, die die smektische C-Phase oder die nematische Phase in allen solchen Gemischen zerstören, sind keine annehmbaren Dotierungsmittel für eine kurze Ganghöhe gemäß der vorliegenden Erfindung. Die C*- und die N*-Ganghöhe der Gemische mit den zu prüfenden Dotierungsmitteln werden gemessen. Die N*-Ganghöhe wird bei Temperaturen über etwa 1 °C bis 2 °C oberhalb des Übergangspunktes in die N*-Phase gemessen. Die C*-Ganghöhe wird in dem Bereich der anwendbaren Arbeitstemperaturen des Geräts (etwa 10 °C bis etwa 80 °C) gemessen. Am typischsten wird die N*-Ganghöhe bei etwa 2 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes gemessen, und die C*-Ganghöhe wird bei Raumtemperatur (20-30 °C) gemessen. Annehmbare Dotierungsmittel für kurze Ganghöhen sind solche, in denen in wenigstens einem der Gemische das Verhältnis N*-Ganghöhe/C*-Ganghöhe etwa 1 oder größer ist. Bevorzugte Dotierungsmittel für kurze Ganghöhen sind solche, in denen in wenigstens einem Gemisch das Verhältnis N*-Ganghöhe/C*-Ganghöhe etwa 4 oder größer ist. Bei mehr bevorzugten Dotierungsmitteln zeigt wenigstens eines der Test-Gemische ein N*/C*-Ganghöhen-Verhältnis von etwa 10 oder mehr. Bevorzugte Dotierungsmittel sind solche, in denen wenigstens eines der Gemische eine smektische C*-Ganghöhe von weniger als etwa 0,25 μm bei Raumtemperatur und eine N*-Ganghöhe bis zu etwa 2 °C oberhalb des Übergangspunktes von etwa 2,5 μm oder mehr zeigt. Mehr bevorzugte Dotierungsmittel sind solche, in denen wenigstens eines der Gemische eine C*-Ganghöhe von 0,15 μm oder kleiner bei Raumtemperatur hat. Bevorzugte Dotierungsmittel sind solche, die bei Dotierungsmittel-Konzentrationen unter etwa 10 bis 20 % (Gew./Gew.) die kürzeste C*-Ganghöhe induzieren, ohne die N*-Ganghöhe unter etwa 4 μm zu erniedrigen. Diese Arbeitsweise kann leicht angewandt werden, um chirale Dotierungsmittel auszuwählen, die eine kurze ferroelektrische Ganghöhe in irgendeiner chiralen geneigten smektischen Phase induzieren.
A chiral non-racemic dopant employable in the devices with short C * pitch inducing properties can be selected by routine testing according to the following procedure:
Mixtures of 10 to 50% by weight of the chiral non-racemic molecule (ie, the shortlisted dopant) to be tested with a room temperature smectic C or C * host compound containing at least 10% by weight of a dialkoxy compound of Formula II, preferably the smectic C hosts H 1 and H 2 (whose compositions are provided in the Examples) are prepared. Mixtures of acceptable dopants exhibit a smectic C * phase and a chiral nematic phase at higher temperatures with a certain dopant concentration between about 10 and 50 wt%. Shortlisted chiral non-racemic molecules which destroy the smectic C phase or the nematic phase in all such mixtures are not acceptable short-pitch dopants according to the present invention. The C * and N * pitch of the mixtures with the dopants to be tested are measured. The N * pitch is measured at temperatures above about 1 ° C to 2 ° C above the transition point to the N * phase. The C * pitch is measured within the range of the applicable operating temperatures of the equipment (about 10 ° C to about 80 ° C). Most typically, the N * pitch is measured at about 2 ° C above the N * transition point, and the C * pitch is measured at room temperature (20-30 ° C). Acceptable short pitch dopants are those in which in at least one of the blends the ratio N * pitch / C * pitch is about 1 or greater. Preferred short-pitch dopants are those in which, in at least one blend, the ratio N * pitch / C * pitch is about 4 or greater. For more preferred dopants, at least one of the test mixtures exhibits an N * / C * pitch ratio of about 10 or more. Preferred dopants are those in which at least one of the mixtures has a smectic C * pitch less than about 0.25 μm at room temperature and an N * pitch up to about 2 ° C above the transition point of about 2.5 μm or more shows. More preferred dopants are those in which at least one of the mixtures has a C * pitch of 0.15 μm or less at room temperature. Preferred dopants are those which induce the shortest C * pitch at dopant concentrations below about 10 to 20% (w / w) without lowering the N * pitch below about 4 μm. This procedure can be easily applied to select chiral dopants that induce a short ferroelectric pitch in any chiral tilted smectic phase.

Ein smektischer C- oder C*-Wirt, der für den Einsatz in Kombination mit Dotierungsmitteln der vorliegenden Erfindung, die eine kurze Ganghöhe induzieren, geeignet ist, kann durch routinemäßiges Testen gemäß der folgenden Arbeitsweise ausgewählt werden: Die in die engere Wahl gezogenen smektischen C- oder C*-Wirte zeigen eine smektische C- oder C*-Phase und vorzugsweise bei höheren Temperaturen eine nematische Phase. Für Geräte-Anwendungen bevorzugte Wirte haben eine smektische C- oder C*-Phase bei anwendbaren Arbeitstemperaturen des Geräts (10 °C bis 50 °C). Bevorzugte, in die engere Wahl gezogene Wirte haben eine orthogonale smektische Phase, beispielsweise eine smektische A-Phase, als Zwischenstufe bei Temperaturen zwischen der smektischen C- oder C*-Phase und der nematischen Phase. Gemische eines zu prüfenden Wirts mit 10 bis 50 % eines der speziellen, beispielhaft genannten Dotierungsmittel für kurze Ganghöhen gemäß der vorliegenden Erfindung, MDW128, MDW232, MDW116, MDW198, MDW316 oder MDW317, wie sie in den Beispielen definiert werden, werden hergestellt. Wirte, die sich zum Testen gemäß dieser Arbeitsweise eignen, müssen sich mit wenigstens einem der beispielhaft genannten Dotierungsmittel in einer Dotierungsmittel-Konzentration zwischen etwa 10 und 50 % (Gew./Gew.) mischen. Die C*-Ganghöhe und die N*-Ganghöhe der Gemische mit den zu prüfenden Wirten werden gemessen. Die N*-Ganghöhe wird bei Temperaturen über etwa 1 °C bis 2 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes gemessen. Die C*-Ganghöhe wird bei anwendbaren Arbeitstemperaturen des Geräts, etwa 10 °C bis 80 °C, gemessen. Am typischsten wird die N*-Ganghöhe bei 2 °C oberhalb des Übergangspunktes gemessen, und die C*-Ganghöhe wird bei Raumtemperatur gemessen. Annehmbare Wirte für eine Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind solche, in denen das Verhältnis N*-Ganghöhe/C*-Ganghöhe wenigstens eines der getesten Gemische etwa 1 oder größer ist. Bevorzugte Wirte sind solche, in denen das Verhältnis N*-Ganghöhe/C*-Ganghöhe wenigstens eines der Gemische etwa 4 oder größer ist. Bei mehr bevorzugten Wirten ist das N*/C*-Ganghöhen-Verhältnis etwa 10 oder mehr. Bevorzugte Wirte sind solche, in denen wenigstens eines der Gemische eine smektische C*-Ganghöhe von weniger als etwa 0,25 μm bei Raumtemperatur und eine N*-Ganghöhe bis zu etwa 2 °C oberhalb des Übergangspunktes der N*-Phase von etwa 2,5 μm oder mehr zeigt. Mehr bevorzugte Wirte sind solche, in denen wenigstens eines der Gemische eine C*-Ganghöhe von 0,15 μm oder kleiner bei Raumtemperatur hat.A smectic C or C * host suitable for use in combination with dopants of the present invention inducing a short pitch can be selected by routine testing according to the following procedure: The shortlisted smectic C - or C * hosts show a smectic C or C * phase and preferably at higher temperatures a nematic phase. Hosts preferred for device applications have a smectic C or C * phase at applicable device operating temperatures (10 ° C to 50 ° C). Preferred shortlisted hosts have an orthogonal smectic phase, for example a smectic A phase, as an intermediate at temperatures between the smectic C or C * phase and the nematic phase. Mixtures of one too 10 to 50% of one of the specific exemplified short-cycle dopants according to the present invention, MDW128, MDW232, MDW116, MDW198, MDW316 or MDW317, as defined in the examples, are prepared. Hosts suitable for testing in accordance with this procedure must mix with at least one of the exemplified dopants at a dopant concentration of between about 10 and 50% (w / w). The C * pitch and the N * pitch of the mixtures with the hosts to be tested are measured. The N * pitch is measured at temperatures above about 1 ° C to 2 ° C above the N * transition point. The C * pitch is measured at applicable operating temperatures of the unit, approximately 10 ° C to 80 ° C. Most typically, the N * pitch is measured at 2 ° C above the transition point, and the C * pitch is measured at room temperature. Acceptable hosts for use in the compositions of the present invention are those in which the ratio N * pitch / C * pitch of at least one of the tested mixtures is about 1 or greater. Preferred hosts are those in which the ratio N * pitch / C * pitch of at least one of the mixtures is about 4 or greater. In more preferred hosts, the N * / C * pitch ratio is about 10 or more. Preferred hosts are those in which at least one of the mixtures has a smectic C * pitch less than about 0.25 μm at room temperature and an N * pitch up to about 2 ° C above the N * phase transition point of about 2 , 5 μm or more. More preferred hosts are those in which at least one of the mixtures has a C * pitch of 0.15 μm or less at room temperature.

Diese Arbeitsweise kann leicht angewandt werden, um irgendwelche ferroelektrischen Wirte auszuwählen. Wenn erst ein eine kurze Ganghöhe induzierendes chirales Dotierungsmittel nach der hierin im vorstehenden beschriebenen Arbeitsweise identifiziert worden ist, kann dieses neu identifizierte Dotierungsmittel in der analytischen Prüfung auf Wirte mit ferroelektrischer Phase an Stelle der oben speziell identifizierten Dotierungsmittel-Verbindungen eingesetzt werden. Infolge von Mischungs-Inkompatibilitäten oder anderer Faktoren kann es vorkommen, daß ein spezielles Dotierungsmittel der vorliegenden Erfindung nicht in allen Wirten mit ferroelektrischer, smektischer C- oder smektischer C*-Phase eine kurze Ganghöhe induziert.This procedure can be easily applied to select any ferroelectric hosts. Once a short pitch-inducing chiral dopant has been identified by the procedure described hereinabove, this newly identified dopant can be used in the analytical testing for ferroelectric phase hosts in place of the dopant compounds specifically identified above. Due to mixing incompatibilities or other factors, a particular dopant of the present invention may not induce a short pitch in all ferroelectric, smectic C or smectic C * hosts.

Wirte sind typischerweise achiral, oder sie sind chirale nicht-racemische Materialien mit einer niedrigen Dichte der Polarisation.hosts are typically achiral, or they are chiral non-racemic Materials with a low density of polarization.

Die folgenden Beispiele sind zur Erläuterung der Praxis der vorliegenden Erfindung gedacht, sollen jedoch deren Umfang in keiner Weise einschränken.The The following examples are for explanation the practice of the present invention, but are intended to their Limit scope in any way.

BEISPIELEEXAMPLES

In den folgenden Beispielen wurden chirale FLC-Dotierungsmittel der Formel

Figure 00430001
in denen R und R' die aufgeführten Bedeutungen haben,
Figure 00430002
in FCL-Wirts-Gemische eingeführt, und die C*-Ganghöhe und die N*-Ganghöhe der resultierenden Gemische wurden bestimmt. Die Messungen der Ganghöhe wurden mit Hilfe von Standard-Verfahren durchgeführt, mit der Cano-Keil-Technik oder mittels selektiver Reflexion, wie sie beispielsweise bei R. Cano (1967), loc.cit., oder von K.In the following examples, chiral FLC dopants of the formula
Figure 00430001
in which R and R 'have the meanings listed,
Figure 00430002
were introduced into FCL host mixtures, and the C * pitch and N * pitch of the resulting mixtures were determined. The measurements of the pitch were carried out by standard methods, by the Cano-wedge technique or by selective reflection, as described, for example, in R. Cano (1967), loc. Cit., Or by K.

Kondo et al. (1982), loc.cit., beschrieben ist. Für alle Phasendiagramme sind die Temperaturen in °C angegeben, und es gelten I = isotrop, N* = chiral nematisch, A = smektisch A, C* = chiral smektisch C, C = smektisch C und X = kristallin.Kondo et al. (1982), loc. Cit., Is described. For all phase diagrams the temperatures are given in ° C and I = isotropic, N * = chiral nematic, A = smectic A, C * = chiral smectic C, C = smectic C and X = crystalline.

Beispiel 1example 1

Abhängigkeit der C* und der N*-Ganghöhe vom Wirts-TypDependence of the C * and the N * -type level of the host-type

Gemische von MDW116 mit drei Typen von FLC-Wirten wurden gemäß der obigen Beschreibung auf ihre C*- und N*-Ganghöhe untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung der Gemische, die 10 Gew.-% in diesen Wirten enthielten, sind in Tabelle 1 dargestellt.Blends of MDW116 with three types of FLC hosts were tested for C * and N * pitch as described above. The results of the study of the mixtures containing 10% by weight in these hosts are shown in Table 1.

Tabelle 1

Figure 00440001
Table 1
Figure 00440001

Der Wirt spielt eine dramatische Rolle bei der Induktion der Ganghöhe in dem Gemisch durch das Dotierungsmittel. Durch Veränderung des Wirts kann die C*-Ganghöhe so stark wie bis zum 3-fachen verändert werden, und die N*-Ganghöhe kann bis zu mehr als dem 5-fachen verändert werden.The host plays a dramatic role in inducing pitch in the mixture by the dopant. By changing the host, the C * pitch can be changed as much as 3-fold, and the N * pitch can be changed up to more than 5-fold.

Dialkoxy-Wirte lieferten die kürzeste C*-Ganghöhe, während sie eine lange N*-Ganghöhe aufrechterhielten.Dialkoxy hosts provided the shortest C * pitch while maintaining a long N * pitch.

Beispiel 2Example 2

FLC-Gemische mit kurzer C*-GanghöheFLC blends with short C * pitch

Difluoralkoxy-Dotierungsmittel induzieren eine kurze Ganghöhe in Dialkoxyphenylpyrimidin-Wirten. Tabelle 2 faßt Messungen der C*- und der N*-Ganghöhe von Gemischen aus 30 Gew.-% ausgewählter Dotierungsmittel in einem ausgewähltem Dialkoxyphenylpyrimidin-Wirt H1 zusammen.Difluoroalkoxy dopants induce a short pitch in dialkoxyphenylpyrimidine hosts. Table 2 summarizes measurements of C * and N * pitch of mixtures of 30% by weight of selected dopants in a selected dialkoxyphenylpyrimidine host H1.

Tabelle 2

Figure 00450001
Table 2
Figure 00450001

H1 ist ein achirales smektisches C-Wirtsmaterial mit der Zusammensetzung (in Gew.-%):

Figure 00460001
H1 is an achiral smectic C host material having the composition (in wt%):
Figure 00460001

H1 hat das folgende Phasendiagramm: I--89--N--70--A--66--C . H1 has the following phase diagram: I - 89 - N - 70 - A - 66 - C.

Beispiel 3Example 3

Änderung der C* und der N*-Ganghöhe als Funktion der Dotierungsmittel-KonzentrationChange in C * and N * pitch as a function of dopant concentration

Gemische von MDW232 in einem smektischen C*-Wirt, H2, der Dialkoxyphenylpyrimidine umfaßt, wurden hergestellt, und die C*- und die N*-Ganghöhe der Gemische wurden jeweils gemessen. Wie in Tabelle 3 dargestellt ist, wird mit der Zunahme der Gew.-% in dem Gemisch die C*-Ganghöhe. kürzer. Das Verhältnis N*-Ganghöhe/C*-Ganghöhe in diesen Gemischen ist wenigstens 8, und in dem Gemisch mit 30 Gew.-% ist das Verhältnis größer als 10.Mixtures of MDW232 in a smectic C * host, H2, comprising dialkoxyphenylpyrimidines, were prepared and the C * and N * pitch of the mixtures were measured, respectively. As shown in Table 3, as the weight% in the mixture increases, the C * pitch becomes. shorter. The ratio N * pitch / C * pitch in these blends is at least 8, and in the blend at 30 weight%, the ratio is greater than 10.

Tabelle 3

Figure 00470001
Table 3
Figure 00470001

H2 ist ein achiraler smektischer C-Wirt mit der Zusammensetzung (in Gew.-%):

Figure 00470002
Figure 00480001
und sein Phasendiagramm ist I--93--N--78--A--71--C.H2 is an achiral smectic C host with the composition (in% by weight):
Figure 00470002
Figure 00480001
and its phase diagram is I-93-N-78-A-71-C.

Beispiel 4Example 4

Gemische mit kompensierter N*-Ganghöhe.Mixtures with compensated N * pitch.

Sämtliche der folgenden Gemische haben eine C*-Ganghöhe, die kleiner als 1 μm ist, und eine N*-Ganghöhe, die größer als 10 μm ist.All of the following blends have a C * pitch less than 1 μm and an N * pitch greater than 10 μm.

Gemisch 1 hat die Zusammensetzung: 10 % MDW198, 15 % MDW116, 0,8 % ZLI4572, 74,2 % FELIX008. Mixture 1 has the composition: 10% MDW198, 15% MDW116, 0.8% ZLI4572, 74.2% FELIX008.

ZLI4572 ist ein im Handel erhältliches Ganghöhen-Kompensationsmittel mit dem Phasendiagramm I--133--X:

Figure 00480002
Gemisch 1: C*-Ganghöhe (25 °C) = -0,27μm; N*-Ganghöhe (2 °C oberhalb des N*-Phasenübergangs) = -38 μm; und das Phasendiagramm ist I--80--N*--65--A--62--C*--<25--X . ZLI4572 is a commercially available pitch compensation device with the phase diagram I-133-X:
Figure 00480002
Mixture 1: C * pitch (25 ° C) = -0.27μm; N * pitch (2 ° C above the N * phase transition) = -38 μm; and the phase diagram is I - 80 - N * - 65 - A - 62 - C * - <25 - X.

2 veranschaulicht den DHF-Effekt in einer 2,5 μm dicken DHF-Zelle die eine in Form eines Bücherregals ausgerichtete Schicht des Gemischs 1 enthält. Die optische Antwort in der Zelle ist nahezu linear mit dem angelegten elektrischen Treiber-Feld. 2 illustrates the DHF effect in a 2.5 micron thick DHF cell containing a bookshelf oriented layer of Mixture 1. The optical response in the cell is nearly linear with the applied electric drive field.

Gemisch 2 hat die Zusammensetzung: 10 % MDW316, 10 % MDW317, 0,7 % ZLI4572, 79,3 % FELIX008. Gemisch 2: C*-Ganghöhe (22 °C) = -0,21μm; N*-Ganghöhe = -30 μm; und das Phasendiagramm ist I--72--N*--58--A--45--C*--<22--X . Mixture 2 has the composition: 10% MDW316, 10% MDW317, 0.7% ZLI4572, 79.3% FELIX008. Mixture 2: C * pitch (22 ° C) = -0.21μm; N * pitch = -30 μm; and the phase diagram is I - 72 - N * --58 - A - 45 - C * - <22 - X.

Gemisch 3 hat die Zusammensetzung: 10 % MDW198, 20 % MDW232, 0,9 % ZLI4572, 69,1 % H1. Gemisch 3: C*-Ganghöhe (22 °C) = -0,19 μm; N*-Ganghöhe = -36 μm; und das Phasendiagramm ist I--82--N*--55--C*--<22--X Mixture 3 has the composition: 10% MDW198, 20% MDW232, 0.9% ZLI4572, 69.1% H1. Mixture 3: C * pitch (22 ° C) = -0.19 μm; N * pitch = -36 μm; and the phase diagram is I - 82 - N * --55 - C * - <22 - X

FELIX008 ist ein im Handel erhältliches FLC-Gemisch mit dem Phasendiagramm: I--86--N*--75--A--70--C*--(-7)--X ,und FELIX008 hat eine Polarisation von -9,6 nC/cm2.FELIX008 is a commercially available FLC mixture with the phase diagram: I - 86 - N * - 75 - A - 70 - C * - (- 7) - X, and FELIX008 has a polarization of -9.6 nC / cm 2 .

Beispiel 5Example 5

Vergleich des Kontrasts von DHF-ZellenComparison of the contrast of DHF cells

Zwei DHF-Zellen (2,5 μm dick) wurden unter Einsatz eines im Handel erhältlichen DHF-Gemischs (Hoffman La Roche 5679) und des (vorstehenden) Gemischs 1 hergestellt.Two DHF cells (2.5 μm thick) were prepared using a commercially available DHF mixture (Hoffman La Roche 5679) and of the (above) mixture 1.

Die in der Durchlässigkeits-Betriebsart arbeitenden 2,5 μm-Zellen wurden hergestellt durch Beschichten der inneren Oberflächen der Platten mit ITO(Indiumzinnoxid)-Elektrodenschichten. Eine Nylon-Schicht wurde auf die Elektrodenplatten geschleudert und getrocknet. Die Nylon-Schicht wurde mit einem weichen Reyon-Tuch in einer Richtung gerieben. Die Ausrichtungsschichten wurden auf den gegenüberliegenden Platten in paralleler Richtung gerieben. Die Platten wurden mit Abstandshaltern versehen und so zusammengebaut, daß die Reibrichtungen parallel und in derselben Richtung verliefen. Das FLC-Gemisch wurde auf 100 °C erhitzt und durch die Kapillarwirkung in die Zelle eingeführt: Das FLC-Gemisch wurde in der Zelle langsam mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 °C/min abgekühlt, bis die smektische C*-Phase erreicht worden war. Diese Behandlung ergab planar ausgerichtete Zellen. Beide Zellen, eine, die das Gemisch 1 enthielt, und eine, die Roche 5679 enthielt, wurden zwischen gekreuzte Polarisatoren gebracht, und eine angemessene Spannung wurde an die Elektroden angelegt, um die optische Anisotropie der Zellen zu verändern. Die Textur der Zellen und der Kontrast der Zellen wurde unter den gleichen Bedingungen untersucht.The transmissive mode 2.5 μm cells were prepared by coating the inner surfaces of the plates with ITO (Indium Tin Oxide) electrode layers. A nylon layer was spun onto the electrode plates and dried. The nylon layer was rubbed in one direction with a soft rayon cloth. The alignment layers were rubbed on the opposite plates in a parallel direction. The plates were provided with spacers and assembled so that the rubbing directions ran parallel and in the same direction. The FLC mixture was heated to 100 ° C and introduced into the cell by capillary action. The FLC mixture was slowly cooled in the cell at a rate of about 0.5 ° C / min until the smectic C * phase was reached had been. This treatment resulted in planar aligned cells. Both cells, one containing mixture 1 and one containing Roche 5679, were placed between crossed polarizers and an appropriate voltage was applied to the electrodes to alter the optical anisotropy of the cells. The texture of the cells and the contrast of the cells were examined under the same conditions.

Mikrophotographien der Textur der beiden Zellen sind in der 2, Ansicht A, Gemisch 1, und Ansicht B dargestellt. Die Textur der Zelle mit dem Gemisch 1 ist viel glatter. Der Kontrast der Zelle mit dem Gemisch 1 war signifikant höher (158 : 1) als derjenige der 5679 enthaltenden Zelle (25 : 1).Photomicrographs of the texture of the two cells are in the 2 , View A, Mixture 1, and View B shown. The texture of the cell with the mixture 1 is much smoother. The contrast of the cell with mixture 1 was significantly higher (158: 1) than that of the 5679 containing cell (25: 1).

Claims (21)

Ferroelektrisches Flüssigkristall-Material umfassend ein chirales Dotierungsmittel und eine Wirts-Verbindung, wobei die ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung eine ferroelektrische Phase und eine chirale nematische Phase bei Temperaturen oberhalb der ferroelektrischen Phase aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganghöhe der natürlichen Helix in der nematischen Phase bei Temperaturen von wenigstens etwa 1 °C bis 2°C oberhalb des N*-Übergangspunktes wenigstens etwa 4-mal größer ist als die Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase bei etwa Raumtemperatur und das chirale Dotierungsmittel eine chirale nicht-racemische Verbindung der Formel R-A-Z1-B-O-M ist, in der A und B unabhängig voneinander aus 1,4-Phenylen, 1,4-Phenylen, in dem ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch Stickstoff-Atome ersetzt sind, oder 1,4-Cyclohexylen sind, Z1 eine Einfachbindung, ein O-Atom, eine -CO-O- oder eine -O-CO-Gruppe ist, R eine Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können, und O-M eine 2,3-Dihalogenalkyl-Struktureinheit der Formel
Figure 00520001
ist, worin * ein asymmetrisches Kohlenstoff-Atom darstellt, X und Y unabhängig voneinander Halogene sind und R' eine Gruppe mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nichtbenachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2 Gruppe ersetzt sein können, oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'', worin R'' eine Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen ist, in der ein oder mehrere, einander nicht-benachbarte Kohlenstoff-Atome durch eine Doppelbindung, ein O-Atom, ein S-Atom oder eine Si(CH3)2-Gruppe ersetzt sein können.
A ferroelectric liquid crystal material comprising a chiral dopant and a host compound, wherein the ferroelectric liquid crystal composition has a ferroelectric phase and a chiral nematic phase at temperatures above the ferroelectric phase, characterized characterized in that the pitch of the natural helix in the nematic phase at temperatures of at least about 1 ° C to 2 ° C above the N * transition point at least about 4 times greater than the pitch of the natural helix in the ferroelectric phase at about room temperature and the chiral dopant is a chiral non-racemic compound of the formula RAZ 1 -BOM wherein A and B are independently selected from 1,4-phenylene, 1,4-phenylene in which one or two of the ring carbon atoms are replaced by nitrogen atoms, or 1,4-cyclohexylene, Z 1 is a single bond, an O atom, a -CO-O- or an -O-CO- group, R is a group of 1 to 20 carbon atoms, in which one or more, non-adjacent carbon atoms a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group may be replaced, and OM is a 2,3-dihaloalkyl structural unit of the formula
Figure 00520001
wherein * represents an asymmetric carbon atom, X and Y are independently halogen and R 'is a group of 1 to about 20 carbon atoms in which one or more non-adjacent carbon atoms are represented by a double bond, an O Atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group, or an acyl group -OCO-R ", where R" is a group having 1 to 20 carbon atoms, in which or a plurality of non-adjacent carbon atoms may be replaced by a double bond, an O atom, an S atom or a Si (CH 3 ) 2 group.
Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirts-Verbindung ein smektischer C- oder C*-Wirt ist.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that the host compound is a smectic C or C * host. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Phasen-Sequenz: I, N*, smektisch orthogonal, smektisch ferroelektrisch – mit abnehmender Temperatur.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized by the phase sequence: I, N * , smectic orthogonal, smectic ferroelectric - with decreasing temperature. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 3 gekennzeichnet durch die Phasen-Sequenz: I, N*, A*, C* – mit abnehmender Temperatur.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 3 characterized by the phase sequence: I, N * , A * , C * - with decreasing temperature. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der natürlichen Helix in der chiralen nematischen Phase wenigstens etwa 10-mal größer ist als die Ganghöhe der natürlichen Helix in der ferroelektrischen Phase.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that the pitch of the natural helix in the chiral nematic phase at least about 10 times greater than the pitch of the natural Helix in the ferroelectric phase. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die ferroelektrische Phase eine smektische C*-Phase ist.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that the ferroelectric phase is a smectic C * phase. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Kompensationsmittel für die Ganghöhe der nematischen Phase enthält, das dasselbe Vorzeichen der Ganghöhe in der ferroelektrischen Phase wie das chirale Dotierungsmittel aufweist und das entgegengesetzte Vorzeichen der Ganghöhe in der nematischen Phase wie das chirale Dotierungsmittel aufweist.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that it further comprises a compensation means for the pitch contains the nematic phase, the same sign of the pitch in the ferroelectric Phase as the chiral dopant and has the opposite Sign of the pitch in the nematic phase as the chiral dopant. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der natürlichen Helix der Zusammensetzung in der ferroelektrischen Phase bei Raumtemperatur 0,25 μm oder kleiner ist und die Ganghöhe der natürlichen Helix der Zusammensetzung in der nematischen Phase bei wenigstens etwa 1 °C bis 2 °C oberhalb des N*-Übergangspunktes 8 μm oder länger ist. A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that the pitch of the natural helix of the composition in the ferroelectric phase is 0.25 μm or smaller at room temperature and the pitch of the natural helix of the nematic phase composition is at least about 1 ° C to 2 ° C above the N * transition point is 8 μm or longer. Ferroelektrisches Flüssigkristall-Material nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 30 Gew.-% oder weniger des chiralen Dotierungsmittels umfaßt.Ferroelectric liquid crystal material according to claim 1, characterized in that it is about 30 wt .-% or less of the chiral dopant. Ferroelektrisches Flüssigkristall-Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel eine chirale nicht-racemische 2,3-Difluoralkyloxy-Verbindung der Formel
Figure 00540001
ist, worin * ein asymmetrisches Kohlenstoff-Atom darstellt, eine der Gruppen A oder B ein 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen A oder B ein 2,5-Phenylpyrimidin ist und worin R' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Acyl-Gruppe -OCO-R'' mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen ist.
A ferroelectric liquid crystal material according to claim 1, characterized in that the dopant is a chiral nonracemic 2,3-difluoroalkyloxy compound of the formula
Figure 00540001
wherein * represents an asymmetric carbon atom, one of A or B is 1,4-phenylene and the other of A or B is 2,5-phenylpyrimidine and R 'is an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms or an acyl group -OCO-R "having 1 to 20 carbon atoms.
Ferroelektrisches Flüssigkristall-Material nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Konfiguration des Dotierungsmittels 2-R, 3-R oder 2-S, 3-S ist.Ferroelectric liquid crystal material according to claim 10, characterized in that the configuration of the dopant 2-R, 3-R or 2-S, 3-S. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß R' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen ist. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Wirts-Material umfaßt, das wenigstens etwa 10 Gew.-% einer oder mehrerer Verbindungen der Formel R1-O-C-D-OR2 umfaßt, in der eine der Gruppen C oder D ein 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen C oder D ein 1,4-Phenylen ist, in dem eines oder mehrere der Kohlenstoff-Atome des Rings jeweils durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, und worin R1 und R2 unabhängig voneinander Alkyl oder Alkenyl mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit 4 bis 22 Kohlenstoff-Atomen sind.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 10, characterized in that R 'is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that it comprises a host material containing at least about 10% by weight of one or more compounds of the formula R 1 -OCD-OR 2 in which one of the groups C or D is a 1,4-phenylene and the other of the groups C or D is a 1,4-phenylene in which one or more of the carbon atoms of the ring are each represented by a nitrogen atom and R 1 and R 2 are independently alkyl or alkenyl of 1 to 20 carbon atoms or an alkylsilyl group of 4 to 22 carbon atoms. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Kompensationsmittel für die Ganghöhe der nematischen Phase umfaßt.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that it further comprises a compensation means for the pitch the nematic phase. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine oder mehrere Verbindungen der Formel R3-E-F-Z2-R4 umfaßt, worin R3 und R4 unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit etwa 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen sind und worin eine der Gruppen E oder F 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen E oder F 1,4-Phenylen ist, worin ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, und Z2 ein Sauerstoff-Atom, eine -CO-O- oder eine -O-CO- Gruppe ist. A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that it further comprises one or more compounds of the formula R 3 -EFZ 2 -R 4 wherein R 3 and R 4 are independently alkyl or alkenyl groups of 1 to about 20 carbon atoms or an alkylsilyl group of about 4 to about 22 carbon atoms and wherein one of the groups E or F is 1,4 Is phenylene and the other of the groups E or F is 1,4-phenylene, wherein one or two of the ring carbon atoms are replaced by a nitrogen atom, and Z 2 is an oxygen atom, a -CO-O- or an -O-CO- group. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gruppen E oder F 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen E oder F ein 2,4-Pyrimidin ist.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 15, characterized in that one of the groups E or F 1,4-phenylene and the other of groups E or F is 2,4-pyrimidine is. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß R3 und R4 unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen sind.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 15, characterized in that R 3 and R 4 are independently alkyl or alkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine oder mehrere Verbindungen der Formel R5-G-H-Z3-Cyc-R6 umfaßt, in der R5 und R6 unabhängig voneinander Alkyl- oder Alkenyl-Gruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen oder eine Alkylsilyl-Gruppe mit etwa 4 bis etwa 22 Kohlenstoff-Atomen sind, eine der Gruppen G oder H 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen G oder H 1,4-Phenylen ist, worin ein oder zwei der Ring-Kohlenstoff-Atome durch ein Stickstoff-Atom ersetzt sind, Z3 eine Einfach-Bindung, ein Sauerstoff-Atom, eine -O-CO- oder eine -CO-O-Gruppe ist und Cyc eine 1,4-Cyclohexyl-Gruppe ist. A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that it further comprises one or more compounds of the formula R 5 -GHZ 3 -Cyc-R 6 in which R 5 and R 6 independently of one another are alkyl or alkenyl groups having 1 to 20 carbon atoms or an alkylsilyl group having about 4 to about 22 carbon atoms, one of the groups G or H 1,4- Phenylene and the other of the groups G or H is 1,4-phenylene, wherein one or two of the ring carbon atoms are replaced by a nitrogen atom, Z 3 is a single bond, an oxygen atom, an -O Is -CO- or a -CO-O- group and Cyc is a 1,4-cyclohexyl group. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß Cyc eine trans-1,4-Cyclohexyl-Gruppe ist.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 18, characterized in that Cyc is a trans-1,4-cyclohexyl group is. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gruppen G oder H 1,4-Phenylen ist und die andere der Gruppen G oder H ein 2,5-Pyrimidin ist.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 18, characterized in that one of the groups G or H 1,4-phenylene and the other of groups G or H is 2,5-pyrimidine is. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das chirale Dotierungsmittel in der Zusammensetzung in einer Menge von 30 Gew.-% oder weniger vorliegt, die Wirts-Verbindung in der Zusammensetzung in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr vorliegt und das Ganghöhen-Kompensationsmittel in der Zusammensetzung in einer Konzentration von 1 Gew.-% oder weniger vorliegt.Ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized in that the chiral dopant in the composition in an amount of 30% by weight or less is present, the host compound in the composition in an amount of 50% by weight or more and the pitch compensation agent in the composition in a concentration of 1 wt .-% or less is present. Ferroelektrische Flüssigkristall-Zusammensetzung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Neigungswinkel, der größer als etwa 18° ist, und eine spontane Polarisation von mehr als etwa 10 nC/cm2 hat.A ferroelectric liquid crystal composition according to claim 1, characterized by having an inclination angle greater than about 18 ° and a spontaneous polarization of greater than about 10 nC / cm 2 .
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